JP2003045939A - Movable stage apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a movable stage apparatus which is fast and accurate, and reduces power required by the movable stage apparatus, a device apparatus using the same, and plant facilities. SOLUTION: The movable stage apparatus comprises a stage movable in a predetermined direction, an actuator for driving the stage, and a regenerative braking means for supplying a predetermined energy consuming means with regeneration power acquired by regeneration-braking the inertial force of the stage with the actuator. The regenerative braking power is consumed by other apparatuses which use the actuator, external resistor or power, such as a semiconductor aligner, a coater/developer, or the like.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置等
のデバイス製造装置および工作機械などに適用される移
動ステージ装置に関し、特に高速かつ精密な位置決めを
必要とする移動ステージ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving stage apparatus applied to a device manufacturing apparatus such as a semiconductor exposure apparatus and a machine tool, and more particularly to a moving stage apparatus requiring high speed and precise positioning.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、
液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッドおよびマイクロマ
シン等の精細なデバイスを製造するデバイス製造装置
は、高密度化および高スループット化が要求されてい
る。この要求を満たすため、例えばステップ・アンド・
リピート方式の縮小投影露光装置、すなわちいわゆるス
テッパ等のデバイス製造装置の高精度化および高スルー
プット化が求められている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor chips such as IC and LSI,
Device manufacturing apparatuses for manufacturing fine devices such as liquid crystal panels, CCDs, thin film magnetic heads, and micromachines are required to have high density and high throughput. To meet this requirement, for example, step and
There is a demand for high precision and high throughput of a repeat type reduction projection exposure apparatus, that is, a device manufacturing apparatus such as a so-called stepper.

【０００３】図１６は一般的なステッパの構成を示す。
同図のステッパ４０は、原版であるレチクル５１を保持
し位置決めするためのレチクルステージ５２、レチクル
５１を照明するための照明系５３、レチクル５１を照明
して得られた像をウエハ５５に縮小転写露光するための
投影系５４、ウエハ５５を保持し精密に位置決めするた
めのウエハステージ５６、ウエハステージ５６上にウエ
ハ５５をロードおよびアンロードしかつインターフェー
ス装置９０に対してウエハ５５を搬入および搬出するた
めのウエハ搬送系５７、レチクル５１を交換するための
図示しないレチクル搬送系、ならびにレチクル５１とウ
エハ５５の位置合わせを行うための図示しないアライメ
ント系などから構成される。８０はウエハ５５にレジス
トを塗布してステッパ４０に供給しかつステッパ４０で
露光されたウエハ５５を現像するコータデベロッパ、９
０はステッパ４０とコータデベロッパ８０との間のウエ
ハの受け渡しを中継するためのインターフェースであ
る。FIG. 16 shows the structure of a general stepper.
The stepper 40 shown in the figure has a reticle stage 52 for holding and positioning a reticle 51 as an original plate, an illumination system 53 for illuminating the reticle 51, and an image obtained by illuminating the reticle 51, which is reduced and transferred onto a wafer 55. A projection system 54 for exposing, a wafer stage 56 for holding and precisely positioning the wafer 55, loading and unloading the wafer 55 on the wafer stage 56, and loading and unloading the wafer 55 to and from the interface device 90. A wafer transfer system 57, a reticle transfer system (not shown) for replacing the reticle 51, and an alignment system (not shown) for aligning the reticle 51 and the wafer 55. Reference numeral 80 is a coater developer for applying a resist to the wafer 55, supplying the resist to the stepper 40, and developing the wafer 55 exposed by the stepper 40.
Reference numeral 0 is an interface for relaying the transfer of the wafer between the stepper 40 and the coater developer 80.

【０００４】図１７は、この種のステッパに搭載される
移動ステージであるウエハステージ装置の一従来例を示
すものである。このウエハステージ装置は、床からの振
動を絶縁しかつステージの加減速に伴う反力やステージ
の移動に伴い発生するステージ全体の姿勢変動を減衰さ
せる働きをもつ図示しない除振台で支持されたステージ
定盤６０上に置かれる。ステージ定盤６０上に配置され
た案内板（Ｙ）６７と可動ステージ（Ｙ）６６側に設け
られた図示しない静圧流体軸受とにより非接触に可動ス
テージ（Ｙ）６６の支持およびＹ方向へのステージ移動
の規定がなされる。可動ステージ（Ｘ）６３についても
同様に案内板（Ｘ）６４と図示しない静圧流体軸受によ
り可動ステージ（Ｘ）６３の支持およびＸ方向への移動
の規定がなされる。ステージ６３および６６の駆動は、
Ｘ，Ｙともに磁石可動型の３相リニアモータによって案
内板６４，６７に対し非接触に駆動される。磁石可動型
の３相リニアモータは、Ｘについては可動ステージ
（Ｘ）６３側に設けられた図示しない可動磁石と可動ス
テージ（Ｙ）６６上に設けられた偏平型の複数のリニア
モータコイル（Ｘ）６５とにより構成され、Ｙについて
は可動ステージ（Ｙ）６６側に設けられた図示しない可
動磁石とステージ定盤６０上に設けられた偏平型の複数
のリニアモータコイル（Ｙ）６８とにより構成される。
またリニアモータコイル６５,６８の近傍には、磁界を
検出するホール素子６９が配置されている。ホール素子
６９は、可動磁石の磁極の位置を検出して電気信号に変
換し、ステージコントローラ４１内の相切替コントロー
ラに対して出力する。可動ステージ（Ｘ）６３上には図
示しないウエハを保持するための吸着チャック７０が載
置される。可動ステージ（Ｘ）６３の移動量は、可動ス
テージ（Ｘ）６３上に固定されたミラー６１とレーザ測
長器６２とからなるレーザ測定系によって計測された可
動ステージ位置情報に基づき制御される。可動ステージ
（Ｘ）６３と吸着チャック７０との間には、図示しない
レベリング機構が設けられ、ウエハ面が投影レンズの像
面に一致するように駆動されるのが一般的である。４１
はウエハステージ全体の動作を制御するステージコント
ローラ、４２は前記Ｘ方向用１個とＹ方向用２個の３個
のリニアモータを駆動するステージ駆動リニアモータド
ライバである。FIG. 17 shows a conventional example of a wafer stage device which is a moving stage mounted on a stepper of this type. This wafer stage device is supported by a vibration isolation table (not shown) that has the function of insulating vibrations from the floor and attenuating reaction forces associated with stage acceleration / deceleration and posture variations of the entire stage caused by stage movement. It is placed on the stage surface plate 60. The guide plate (Y) 67 arranged on the stage surface plate 60 and a hydrostatic fluid bearing (not shown) provided on the movable stage (Y) 66 side support the movable stage (Y) 66 in a non-contact manner and move in the Y direction. Regulations for moving the stage are made. Similarly, for the movable stage (X) 63, the guide plate (X) 64 and a hydrostatic bearing (not shown) support the movable stage (X) 63 and regulate the movement in the X direction. The driving of the stages 63 and 66 is
Both X and Y are driven in non-contact with the guide plates 64 and 67 by a magnet movable type three-phase linear motor. The movable magnet type three-phase linear motor includes a movable magnet (not shown) provided on the movable stage (X) 63 side and a plurality of flat type linear motor coils (X) provided on the movable stage (Y) 66. ) 65, and Y is composed of a movable magnet (not shown) provided on the movable stage (Y) 66 side and a plurality of flat type linear motor coils (Y) 68 provided on the stage surface plate 60. To be done.
A Hall element 69 for detecting a magnetic field is arranged near the linear motor coils 65 and 68. The hall element 69 detects the position of the magnetic pole of the movable magnet, converts it into an electric signal, and outputs it to the phase switching controller in the stage controller 41. A suction chuck 70 for holding a wafer (not shown) is mounted on the movable stage (X) 63. The movement amount of the movable stage (X) 63 is controlled based on the movable stage position information measured by a laser measuring system including a mirror 61 fixed on the movable stage (X) 63 and a laser length measuring device 62. Generally, a leveling mechanism (not shown) is provided between the movable stage (X) 63 and the suction chuck 70, and is driven so that the wafer surface coincides with the image surface of the projection lens. 41
Is a stage controller that controls the operation of the entire wafer stage, and 42 is a stage drive linear motor driver that drives three linear motors, one for the X direction and two for the Y direction.

【０００５】ウエハ上の各露光ショットに対して高速か
つ精密にステップ駆動し位置決めするためのステージの
駆動パターンは、図１８に示されるような台形駆動が一
般によく用いられる。すなわちＡ点とＢ点の間の区間は
加速区間であり、Ａ点（現在位置：停止）からＢ点（加
速終了）までの間加速駆動される。Ｂ点からＣ点までは
等速移動区間であり、可動ステージ位置情報に基づき速
度制御がなされる。Ｃ点からＤ点までは減速区間であ
り、Ｄ点（目標位置：停止）に対して減速駆動される。A trapezoidal drive as shown in FIG. 18 is generally used as the drive pattern of the stage for stepwise and precisely step-driving and positioning each exposure shot on the wafer. That is, the section between point A and point B is an acceleration section, and acceleration is driven from point A (current position: stop) to point B (end of acceleration). From point B to point C is a constant velocity movement section, and speed control is performed based on the movable stage position information. The deceleration section is from point C to point D, and deceleration is performed with respect to point D (target position: stop).

【０００６】図２２は、半導体露光装置や工作機械に用
いられる移動ステージ装置の他の従来例を示す。この移
動ステージ装置は、図示しない除振台で支持されたステ
ージ定盤１上に置かれている。除振台は、床からの振動
を絶縁しかつステージの加減速に伴う反力やステージの
移動に伴い発生するステージ全体の姿勢変動を減衰させ
る働きをもつ。ステージ定盤１上に配置された案内板６
と可動ステージ２側に設けられた静圧流体軸受１６（図
２２（ｂ））により可動ステージ２の支持および移動方
向の規定がなされる。可動ステージ２の駆動は、ステー
ジ定盤１上に設けられたボールネジ(送りネジ)５をステ
ージ駆動ＤＣモータ３で回転させることによって駆動さ
れる。ボールネジ５は、ステージ定盤１上に配置した軸
受７によって回転可能に支持され、可動ステージ２側に
固定されたボールネジナット８と螺合しており、カップ
リング４を介してステージ駆動ＤＣモータ３に連結され
ている。ステージ駆動ＤＣモータ３にはタコジェネレー
タ３ｂが同軸に連結されており、ＤＣモータ回転速度を
コントローラ２１に対して出力する。コントローラ２１
は、タコジェネレータ３ｂからの回転速度に基づいて、
可動ステージ２が所定の、または上位コンピュータから
与えられた駆動パターンで移動および停止するようにス
テージ駆動ＤＣモータ３の動作を制御する。２２はステ
ージ駆動ＤＣモータ３を駆動するステージ駆動モータド
ライバである。可動ステージ２上には図示しない吸着チ
ャック等の工作物を取り付けるための保持盤が載置され
る。可動ステージ２の移動量は、可動ステージ２上に固
定されたミラー９とレーザ測長器１０とからなるレーザ
測定系によって計測された可動ステージ位置情報に基づ
き制御される。このステージ装置においても、目標位置
に対して高速かつ精密に位置決めするため、図１８に示
すような台形状の駆動パターンがよく用いられる。FIG. 22 shows another conventional example of a moving stage device used in a semiconductor exposure apparatus or a machine tool. This moving stage device is placed on a stage surface plate 1 supported by a vibration isolation table (not shown). The anti-vibration table has a function of insulating vibrations from the floor and attenuating the reaction force associated with the acceleration / deceleration of the stage and the posture variation of the entire stage caused by the movement of the stage. Guide plate 6 arranged on the stage surface plate 1
By the hydrostatic bearing 16 (FIG. 22B) provided on the movable stage 2 side, the movable stage 2 is supported and the moving direction is regulated. The movable stage 2 is driven by rotating a ball screw (feed screw) 5 provided on the stage surface plate 1 with a stage drive DC motor 3. The ball screw 5 is rotatably supported by a bearing 7 arranged on the stage surface plate 1, and is screwed with a ball screw nut 8 fixed to the movable stage 2 side, and a stage drive DC motor 3 via a coupling 4. Are linked to. A tacho generator 3b is coaxially connected to the stage drive DC motor 3 and outputs the DC motor rotation speed to the controller 21. Controller 21
Is based on the rotation speed from the tacho generator 3b,
The operation of the stage drive DC motor 3 is controlled so that the movable stage 2 moves and stops according to a predetermined or a drive pattern given by a host computer. A stage drive motor driver 22 drives the stage drive DC motor 3. On the movable stage 2, a holding plate for mounting a workpiece such as a suction chuck (not shown) is placed. The movement amount of the movable stage 2 is controlled based on the movable stage position information measured by a laser measuring system including a mirror 9 fixed on the movable stage 2 and a laser length measuring device 10. Also in this stage apparatus, a trapezoidal drive pattern as shown in FIG. 18 is often used in order to position the target position at high speed and precisely.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の移動ステージ装置では、ステージの移動を高速
化し、位置決め時間の短縮化を行うほど、その消費する
エネルギーは増加し、その一部はモータ電流に起因する
ジュール熱などの発熱という形で消費される。この発熱
が、ステージやステージ載置の工作物やステージ位置測
定装置に対して熱変形や計測誤差を与え、精密なステー
ジの移動、測定、加工の妨げとなる、という問題があっ
た。However, in the above-mentioned conventional moving stage apparatus, the more energy is consumed as the stage is moved faster and the positioning time is shortened, a part of which is consumed by the motor current. It is consumed in the form of heat generation such as Joule heat due to. This heat generation causes thermal deformation and measurement error to the stage, the workpiece mounted on the stage and the stage position measuring device, which hinders precise movement, measurement and processing of the stage.

【０００８】本発明の目的は、高速で精密な移動ステー
ジ装置を提供することにある。また、移動ステージ装置
やこれを用いたデバイス装置あるいは工場設備の省電力
化を図ることをさらなる目的とする。An object of the present invention is to provide a high-speed and precise moving stage device. Further, it is a further object to reduce the power consumption of the moving stage device, the device device using the same, or the factory equipment.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を解
決するために本発明の移動ステージ装置は、所定の方向
に移動可能なステージと、該ステージを駆動するアクチ
ュエータと、該ステージの慣性力を前記アクチュエータ
で回生制動させそれによって得られる回生電力を所定の
エネルギー消費手段に供給する回生制御手段とを有する
ことを特徴とする。ここで、アクチュエータとしては、
例えば回転モータと送リネジを用いたもの、あるいはリ
ニアモータ等を用いることができる。回生制動とは、電
動機を発電機として動作させ、運動エネルギーを電気エ
ネルギーに変換することによって運動エネルギーの低下
すなわち制動を行うことである。In order to solve the above-mentioned problems, a movable stage device of the present invention is configured to provide a stage movable in a predetermined direction, an actuator for driving the stage, and an inertial force of the stage. And a regenerative control means for supplying regenerative electric power obtained by regenerative braking by the actuator to a predetermined energy consuming means. Here, as the actuator,
For example, a rotary motor and a feed screw, or a linear motor can be used. The regenerative braking is to reduce the kinetic energy, that is, perform braking by operating the electric motor as a generator and converting the kinetic energy into electric energy.

【００１０】従来の移動ステージ装置においては、以下
に示す問題があった。すなわち、（１）ステージの移動
の度に、ステージの加速、減速、停止あるいは運動方向
の反転を高速で行うため、結果的にステージの慣性エネ
ルギーを位置決め移動の度に浪費している。またステー
ジの移動を高速化し、位置決め時間の短縮化を行うほ
ど、その浪費するエネルギーは増加することになる。
（２）ステージの高速化を行うほど、浪費するエネルギ
ーは増加し、その一部はモータ電流に起因するジュール
熱などの発熱という形で消費される。この発熱が、ステ
ージやステージ載置の工作物やステージ位置測定装置に
対して熱変形や計測誤差を与え、精密なステージの移
動、測定、加工の妨げとなる。The conventional moving stage device has the following problems. That is, (1) the stage is accelerated, decelerated, stopped, or reversed in the direction of movement at high speed each time the stage moves, so that the inertial energy of the stage is wasted each time the positioning moves. In addition, the faster the stage is moved and the shorter the positioning time is, the more energy is wasted.
(2) As the stage speed is increased, wasted energy increases, and a part of the energy is consumed in the form of heat generation such as Joule heat caused by the motor current. This heat generation causes thermal deformation and measurement error to the stage, the workpiece mounted on the stage, and the stage position measuring device, which hinders precise movement, measurement, and processing of the stage.

【００１１】本発明によれば、ステージの減速、停止お
よび運動方向の反転時に回生制動を行い、これを所定の
エネルギー消費手段に供給するようにしたため、ステー
ジの移動運動に伴う慣性エネルギーの移動ステージ装置
内での浪費を軽減させることができ、慣性エネルギーの
浪費に伴う発熱を抑えることで、高速で精密なステージ
を提供することができる。また、回生電力を貯蔵しアク
チュエータを駆動する電力の一部として再利用するよう
にすれば、移動ステージ装置の省電力化を図ることがで
きる。According to the present invention, regenerative braking is performed when the stage is decelerated, stopped, and the direction of movement is reversed, and the regenerative braking is supplied to a predetermined energy consuming means. It is possible to reduce waste in the apparatus and suppress heat generation due to waste of inertial energy, so that a high-speed and precise stage can be provided. Further, if the regenerated electric power is stored and reused as a part of the electric power for driving the actuator, it is possible to save the electric power of the moving stage device.

【００１２】回生電力の貯蔵手段としては、回生電力を
フライホイールの回転エネルギーとして貯蔵するもの、
前記回生電力を超伝導コイル内を流れる循環電流として
貯蔵するもの、または蓄電池を用いることができる。な
お、電力貯蔵手段にフライホイールを用いる場合、フラ
イホイールをステージと独立に支持することにより、フ
ライホイールのジャイロモーメント等の外乱要因がステ
ージに伝達されることを防ぎ、移動ステージ装置や工作
物の精度をより高精度に保つことができる。The regenerative power storage means stores regenerative power as rotational energy of a flywheel,
It is possible to use one that stores the regenerative power as a circulating current flowing in the superconducting coil, or a storage battery. When a flywheel is used as the power storage means, by supporting the flywheel independently of the stage, disturbance factors such as the gyro moment of the flywheel are prevented from being transmitted to the stage, and the moving stage device and the workpiece The accuracy can be kept higher.

【００１３】回生電力のうち、電圧が電力貯蔵手段の電
圧より低い部分は、貯蔵できない。すなわち、回生制動
を行うことができない。したがって、電力貯蔵手段の電
圧より低い部分の回生電力を消費するための抵抗を設
け、電圧の十分高い部分は電力貯蔵手段に貯蔵し、電圧
の低い部分は抵抗で消費するように、スイッチングする
ことが好ましい。この場合、抵抗は冷却するか、または
ステージから熱的に絶縁することが好ましい。A portion of the regenerated electric power whose voltage is lower than that of the electric power storage means cannot be stored. That is, regenerative braking cannot be performed. Therefore, it is necessary to provide a resistor for consuming the regenerative power of a portion lower than the voltage of the power storage means, and switch so that a sufficiently high voltage portion is stored in the power storage means and a low voltage portion is consumed by the resistor. Is preferred. In this case, the resistor is preferably cooled or thermally isolated from the stage.

【００１４】また、より多くの電力を電力貯蔵手段へ回
生するため、インバータ等で回生電力の電圧を昇圧する
ようにしてもよい。あるいは、電源または電力貯蔵手段
からの電力を昇圧してからアクチュエータへ供給するよ
うにして回生電力の電圧が電源電圧より高くなるように
しても良い。また、アクチュエータに界磁コイルを設け
て回生制動時のみアクチュエータの電機子コイルを通過
する磁束（界磁束）を増加し、回生制動時の起電圧がよ
り高くなるようにしてもよい。Further, in order to regenerate more electric power to the electric power storage means, the voltage of the regenerated electric power may be boosted by an inverter or the like. Alternatively, the voltage of the regenerative power may be higher than the power supply voltage by supplying the power to the actuator after boosting the power from the power supply or the power storage means. Further, a field coil may be provided in the actuator to increase the magnetic flux (field magnetic flux) passing through the armature coil of the actuator only during regenerative braking so that the electromotive voltage during regenerative braking becomes higher.

【００１５】本発明の移動ステージ装置またはこの移動
ステージ装置を有する装置を温度調節のための加熱手段
を有する他の装置と組み合わせた場合、移動ステージ装
置の回生電力をこの加熱手段で消費させることによっ
て、組み合わせた全体での省電力化を図ることができ
る。この場合、加熱手段の負荷としての容量が十分でな
い場合や加熱手段を働かせる必要が無いタイミングで回
生制動が行われる場合に備えて、回生電力を消費するた
めの抵抗と、この抵抗および加熱手段への回生電力の伝
達をオンオフするスイッチとをさらに設けることが好ま
しい。ここで、本発明の移動ステージ装置を有する装置
は、例えば半導体露光装置であり、他の装置は、例えば
加熱手段として基板ベーク処理用のホットプレートを搭
載したコータデベロッパである。When the moving stage device of the present invention or a device having this moving stage device is combined with another device having a heating means for temperature adjustment, the regenerative power of the moving stage device is consumed by this heating means. It is possible to save power in the combined whole. In this case, a resistor for consuming regenerative electric power, and a resistor for consuming the regenerative electric power and the resistor and the heating device should be prepared in case the capacity as the load of the heating device is not sufficient or the regenerative braking is performed at the timing when the heating device is not required to operate. It is preferable to further provide a switch for turning on / off the transmission of the regenerative electric power. Here, the apparatus having the moving stage apparatus of the present invention is, for example, a semiconductor exposure apparatus, and the other apparatus is, for example, a coater developer equipped with a hot plate for substrate baking processing as a heating means.

【００１６】また、本発明の工場内エネルギー制御シス
テムは、可動ステージを備えた装置と、前記ステージを
回生制動する手段と、前記ステージを回生制動すること
によって得られる回生電力を貯蔵する手段とを有し、前
記回生電力を前記装置を含む２種類以上の装置間で融通
し合うことを特徴とする。Further, the in-plant energy control system of the present invention comprises an apparatus having a movable stage, means for regeneratively braking the stage, and means for storing regenerative electric power obtained by regeneratively braking the stage. It is characterized in that the regenerative power is exchanged between two or more types of devices including the device.

【００１７】ステージを回生制動することによってステ
ージでの発熱を抑えてステージの高精度を保つととも
に、回生した電力を複数のデバイス製造装置間で融通し
合うことにより、工場全体としての省電力化を図ること
ができる。回生電力を貯蔵する手段としては、上述した
電力貯蔵手段と同様に、回生電力をフライホイールの回
転エネルギーとして貯蔵するもの、前記回生電力を超伝
導コイル内を流れる循環電流として貯蔵するもの、また
は蓄電池を用いることができる。可動ステージを備えた
装置は例えば半導体露光装置であり、２種類以上の装置
の他方の装置は例えばコータデベロッパである。これら
の工場内エネルギー制御システムを構成する装置には、
それぞれ回生制動電力の入力端および出力端の少なくと
も一方を設けることが好ましい。By regeneratively braking the stage, heat generation in the stage is suppressed to maintain high accuracy of the stage, and the regenerated electric power is exchanged among a plurality of device manufacturing apparatuses, thereby saving power in the entire factory. Can be planned. As means for storing regenerative power, similar to the above-described power storage means, one that stores regenerative power as rotational energy of a flywheel, one that stores the regenerative power as a circulating current flowing in a superconducting coil, or a storage battery Can be used. An apparatus provided with a movable stage is, for example, a semiconductor exposure apparatus, and the other apparatus of two or more types is, for example, a coater developer. The devices that make up these in-plant energy control systems include:
It is preferable to provide at least one of an input end and an output end of the regenerative braking power.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態に係
る移動ステージ装置は、所定の方向に移動可能なステー
ジと、該ステージを駆動するアクチュエータと、該アク
チュエータを駆動する第１のモータと、回転支持された
フライホイールと、該フライホイールにトルクを与える
ための第２のモータと、前記ステージの慣性力を前記第
１のモータで回生制動することによって得た電力を前記
第２のモータに伝達するとともに前記フライホイールの
回転慣性力を前記第２のモータで回生制動することによ
って得た電力を前記第１のモータに伝達する回路を有す
ることを特徴とする。ここで、前記アクチュエータは、
回転モータと送リネジにより構成されることを特徴とす
るものである。前記アクチュエータにリニアモータを用
いてもよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A movable stage apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a stage movable in a predetermined direction, an actuator for driving the stage, and a first motor for driving the actuator. A flywheel rotatably supported, a second motor for applying torque to the flywheel, and electric power obtained by regeneratively braking the inertial force of the stage by the first motor to the second motor. A circuit for transmitting the electric power obtained by regeneratively braking the rotary inertia force of the flywheel by the second motor to the first motor is also provided. Here, the actuator is
It is characterized by comprising a rotary motor and a feed screw. A linear motor may be used for the actuator.

【００１９】また、前記回路は、電力の伝達のオンオフ
を行うスイッチを有することを特徴とする。前記回路
は、前記アクチュエータで発電制動した電力を抵抗で消
費させる回路を併せ持つことを特徴とする。前記フライ
ホイールは、前記ステージと独立に配置されたフライホ
イールであることを特徴とする。前記抵抗は、前記抵抗
で発生した熱に対する冷却手段あるいは熱絶縁手段が設
けられたことを特徴とする。ここで、発電制動とは、回
生制動のうち、回生した電力を実時間で外部抵抗負荷に
消費させる場合の制動を、回生電力を貯蔵する場合と区
別して表現するために用いている。Further, the circuit is characterized by having a switch for turning on / off the transmission of electric power. The circuit is also characterized by having a circuit for consuming the electric power generated and braked by the actuator with a resistor. The flywheel is a flywheel arranged independently of the stage. The resistor is provided with a cooling unit or a heat insulating unit for heat generated by the resistor. Here, the term "dynamic braking" is used to express, among regenerative braking, braking in which regenerated electric power is consumed by an external resistance load in real time, in distinction from storage of regenerative electric power.

【００２０】本実施形態によれば、ステージの往復駆動
に伴うステージの慣性エネルギーの浪費を抑えると同時
にそれに伴うモータの発熱を軽減する。すなわちステー
ジ減速時にはステージの駆動モータで回生制動を行い、
その電力をフライホイールのモータに伝えて回転慣性エ
ネルギーに変換してエネルギーを貯え、ステージ加速時
にはフライホイールの駆動モータで回生制動を行い、そ
の電力をステージの駆動モータに伝えることによりステ
ージ加速に利用するため、ステージ往復運動に伴う消費
電力を節約する。同時にステージの駆動モータに印加す
る電流量が抑えられ、それに伴うモータの発熱が軽減さ
れるため、発熱によるステージ部材の熱変形や測定系の
測定誤差およびそれにともなうステージ精度の悪化など
を減少させ、より高速で精密なステージの駆動を図るこ
とが可能になる。またエネルギーの回生伝達を電気的な
方法を用いて行うため、ステージ駆動の制御の自由度が
大きい。According to this embodiment, the waste of inertial energy of the stage due to the reciprocating movement of the stage is suppressed, and at the same time, the heat generation of the motor is reduced. That is, when the stage decelerates, regenerative braking is performed by the drive motor of the stage,
The electric power is transmitted to the flywheel motor and converted into rotational inertia energy to store the energy.When the stage is accelerated, the flywheel drive motor performs regenerative braking, and the electric power is transmitted to the stage drive motor to be used for stage acceleration. Therefore, power consumption associated with the stage reciprocating motion is saved. At the same time, the amount of current applied to the drive motor of the stage is suppressed, and the heat generated by the motor is reduced, which reduces the thermal deformation of the stage member due to heat generation, the measurement error of the measurement system, and the accompanying deterioration of stage accuracy. It is possible to drive the stage at a higher speed and with higher precision. Further, since energy is regenerated and transmitted by an electric method, the degree of freedom in controlling the stage drive is high.

【００２１】本発明の第２の実施形態に係る移動ステー
ジ装置は、所定の方向に移動可能なステージと前記ステ
ージを駆動するアクチュエータと前記ステージの慣性力
を回生制動することによって得られた回生電力を他の温
調、加熱目的手段に伝達する回路とを有することを特徴
とする。また、前記回路は、電力の伝達のオンオフを行
うスイッチを有することを特徴とする。さらに、前記ス
テージは半導体露光装置に搭載される基板ステージであ
り、前記温調、加熱目的手段は、コータデベロッパ内の
基板ベーク処理用のホットプレートであることを特徴と
する。The moving stage apparatus according to the second embodiment of the present invention is a stage that is movable in a predetermined direction, an actuator that drives the stage, and regenerative electric power obtained by regeneratively braking the inertial force of the stage. To another temperature control and heating purpose means. Further, the circuit is characterized in that it has a switch for turning on and off transmission of electric power. Further, the stage is a substrate stage mounted in a semiconductor exposure apparatus, and the temperature control and heating purpose means is a hot plate for substrate baking processing in a coater developer.

【００２２】半導体製造工場においては、半導体露光装
置とコータデベロッパが隣接して配置される。半導体露
光装置は、基板ステージなどの移動ステージ装置が組み
込まれる。しかしながら、従来の移動ステージ装置にお
いては、以下に示す問題があった。すなわち、 （１）ステージの移動の度に、ステージの加速、減速、
停止あるいは運動方向の反転を高速で行うため、結果的
にステージの慣性エネルギーをステップ移動の度に浪費
している。またステージの移動を高速化し、位置決め時
間の短縮化を行うほど、その浪費するエネルギーは増加
しエネルギー効率の低下を招く。 （２）ステージの高速化を行うほど、浪費するエネルギ
ーは増加し、その一部はモータ電流に起因するジュール
熱などの発熱という形で消費される。この発熱が、ステ
ージやステージ載置の基板やステージ位置測定装置に対
して熱変形や計測誤差を与え、精密なステージの位置決
めの妨げとなり、レチクルパターンのウエハへの転写精
度を悪化させる要因となる。案内に静圧流体軸受を使用
しリニアモータにより駆動する図１７に示す方式の場
合、完全非接触で案内駆動できるためステージをより高
速化することが可能であるが、一方で高速化するほどリ
ニアモータコイルからの発熱が大きくなり、なおかつス
テージ内部に熱がこもりやすい構造でもあるため、リニ
アモータを場合によっては冷却（空冷ないし液冷）する
必要さえも生じる。 （３）同じリソグラフィ工程の隣接した装置同士におい
て、一方（露光装置のステージ装置）では駆動に伴う発
熱を抑えるために冷却する必要があり、他方（コータデ
ベロッパの基板ベーク装置）では加熱する（熱を発生さ
せる）必要がある訳であり、熱エネルギー効率上のロス
が発生していることになる。In a semiconductor manufacturing factory, a semiconductor exposure apparatus and a coater developer are arranged adjacent to each other. The semiconductor exposure apparatus incorporates a moving stage device such as a substrate stage. However, the conventional moving stage device has the following problems. That is, (1) each time the stage is moved, the stage is accelerated, decelerated,
Since the stop or the reversal of the movement direction is performed at high speed, the inertial energy of the stage is wasted as a result of each step movement. Further, the faster the stage is moved and the shorter the positioning time is, the more energy is wasted and the energy efficiency is lowered. (2) As the stage speed is increased, wasted energy increases, and a part of the energy is consumed in the form of heat generation such as Joule heat caused by the motor current. This heat generation causes thermal deformation and measurement error to the stage, the substrate on which the stage is mounted, and the stage position measuring device, which hinders accurate positioning of the stage and deteriorates the transfer accuracy of the reticle pattern onto the wafer. . In the case of the system shown in FIG. 17 in which a hydrostatic bearing is used for guiding and is driven by a linear motor, the stage can be sped up because the guide can be driven in a completely non-contact manner. Since the heat generated from the motor coil is large and the heat is easily accumulated inside the stage, the linear motor may even need to be cooled (air-cooled or liquid-cooled) in some cases. (3) Among adjacent apparatuses in the same lithography process, one (the stage apparatus of the exposure apparatus) needs to be cooled in order to suppress heat generated during driving, and the other (the substrate baking apparatus of the coater developer) heats (heats the same). Therefore, there is a loss in thermal energy efficiency.

【００２３】本発明の第２の実施形態によれば、ステー
ジ駆動により生じるステージのアクチュエータの発熱に
伴う熱変形や精度悪化などの悪影響を抑えると同時に副
産物として発生する熱エネルギーを有効に利用すること
ができる。According to the second embodiment of the present invention, it is possible to suppress adverse effects such as thermal deformation and deterioration in accuracy due to heat generation of the stage actuator caused by driving the stage, and at the same time, to effectively use the thermal energy generated as a by-product. You can

【００２４】本発明の第３の実施形態に係る工場内エネ
ルギー制御システムは、移動ステージを有する装置と、
前記ステージを回生制動する手段と、電力を貯蔵する手
段とを有し、前記ステージを回生制動することによって
得られた回生電力を前記装置を含む２種類以上の異種装
置間で融通し合うことを特徴とする。An in-plant energy control system according to a third embodiment of the present invention includes an apparatus having a moving stage,
A means for regeneratively braking the stage and a means for storing electric power, and the regenerative electric power obtained by regeneratively braking the stage is exchanged between two or more different types of devices including the device. Characterize.

【００２５】電力を貯蔵する手段は、フライホイールで
あると好都合である。また電力を貯蔵する手段は、蓄電
池であっても構わないし、超伝導コイルであってもよ
い。２種類以上の異種装置には、回生電力の入出力端を
備えると好都合である。２種類以上の異種装置は、具体
的には半導体露光装置とコータデベロッパである。Conveniently, the means for storing electricity is a flywheel. The means for storing electric power may be a storage battery or a superconducting coil. It is convenient to provide an input / output terminal for regenerative power to two or more types of different types of devices. The two or more kinds of different types of apparatuses are specifically a semiconductor exposure apparatus and a coater developer.

【００２６】上述した従来の移動ステージ装置および移
動ステージを有する半導体露光装置では以下に示す問題
があった。すなわち、 （１）ステージの移動の度に、ステージの加速、減速、
停止あるいは運動方向の反転を高速で行うため、結果的
にステージの慣性エネルギーを位置決め移動の度に浪費
している。装置のスループットを向上させるために、ス
テージの移動を高速化し、位置決め時間の短縮化を行う
ほど、その浪費するエネルギーは増加することになる。 （２）ステージ移動の度に浪費される慣性エネルギー
は、モータ電流に起因するジュール熱として消費され、
発熱が発生する。この発熱がステージやステージ載置の
工作物やステージ位置測定装置に対して熱変形や計測誤
差を与え、精密なステージの移動、測定、加工の妨げと
なる。そのためこれを抑えるために、ステージに使用さ
れるモータを冷却するのが通例となっている。またこの
冷却のために、装置の複雑化や装置コストの増加および
装置運転コストの増加が発生することは言うまでもな
い。The conventional moving stage apparatus and the semiconductor exposure apparatus having the moving stage described above have the following problems. That is, (1) each time the stage is moved, the stage is accelerated, decelerated,
Since the stop or the reversal of the movement direction is performed at high speed, the inertial energy of the stage is wasted as a result of each positioning movement. In order to improve the throughput of the apparatus, the wasted energy is increased as the stage is moved faster and the positioning time is shortened. (2) The inertial energy wasted each time the stage moves is consumed as Joule heat due to the motor current,
Heat is generated. This heat generation causes thermal deformation and measurement errors to the stage, the workpiece mounted on the stage, and the stage position measuring device, which hinders precise movement, measurement, and processing of the stage. Therefore, in order to suppress this, it is customary to cool the motor used in the stage. Needless to say, this cooling causes complication of the device, increase of the device cost, and increase of the device operating cost.

【００２７】特開平９−３１２２５５号公報では、半導
体露光装置において、マスクステージまたは基板ステー
ジを回生制動制御することが述べられている。しかし、
この半導体露光装置は、マスクステージと基板ステージ
との間に設けられた第１のリニアモータにより、マスク
ステージと基板ステージをその重量比に反比例する速度
で逆方向に同期走査するものであり、その際の同期走査
速度比を微調整するためにマスクステージまたは基板ス
テージを第２または第３のリニアモータにより回生制動
制御するものである。したがって、この半導体露光装置
においては、第１のリニアモータに、マスクステージと
基板ステージを駆動する電力に加えて回生制動する電力
を補う電力を供給する必要があり、移動ステージ装置内
の発熱はむしろ大きくなる。また、この回生制動制御に
より得られた回生電力は抵抗で消費され、同移動ステー
ジ装置または工場内の他の装置で再利用されることも無
い。このように同公報には、回生制動電力を貯蔵するこ
とも複数異種装置間で回生電力を融通し合うことについ
ても述べられていない。Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-212255 describes that regenerative braking control is performed on a mask stage or a substrate stage in a semiconductor exposure apparatus. But,
In this semiconductor exposure apparatus, a first linear motor provided between a mask stage and a substrate stage synchronously scans the mask stage and the substrate stage in opposite directions at a speed inversely proportional to the weight ratio. In order to finely adjust the synchronous scanning speed ratio at that time, the mask stage or the substrate stage is regeneratively brake-controlled by the second or third linear motor. Therefore, in this semiconductor exposure apparatus, it is necessary to supply the first linear motor with the electric power for driving the mask stage and the substrate stage as well as the electric power for supplementing the electric power for regenerative braking. growing. Further, the regenerative electric power obtained by the regenerative braking control is consumed by the resistance and is not reused in the moving stage device or other devices in the factory. As described above, the publication does not describe the storage of regenerative braking power or the sharing of regenerative power among a plurality of different types of devices.

【００２８】半導体製造ラインでは、同じ工程内にステ
ージを有する装置（露光装置など）が複数台並んで稼動
している場合が多い。工場内にステージの回生制動電力
を貯蔵する手段を備え、この電力を複数装置間で融通し
あうことができれば、工場全体としてのエネルギー効率
の向上が期待できる。In a semiconductor manufacturing line, it is often the case that a plurality of devices (exposure devices, etc.) having stages are operating side by side in the same process. If a means for storing regenerative braking power for the stage is provided in the factory and this power can be exchanged among a plurality of devices, improvement in energy efficiency of the entire factory can be expected.

【００２９】特開平９−１４０９７９号公報では、縫製
工場などで稼動する複数台のミシンについて回生制動を
行い、その電力を再利用する方法が述べられている。し
かし、これは複数台の装置（ミシン）の間で回生電力の
やりとりを行うものであるものの、ミシンという同種装
置同士での電力のやりとりを実現する方法である。ミシ
ン以外の異種の装置との電力のやりとりを行うものでは
ない。したがってこの方法は半導体製造工場のように、
異種の装置が一緒に稼動するような場所には不十分であ
る。またこの場合ミシン減速時の全ての領域で回生制動
が行えるわけではない。回生電力により充電を行う場
合、回生制動起電力（回生電力）が供給される側の回路
あるいは電源の電圧よりも大きい間しか電力を回生し再
利用することができない。しかし，異種の装置間であれ
ば、その動作可能電圧がより低いものを組み合わせるこ
とにより、より多くの電力を回生再利用することができ
る。Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-140979 describes a method of regeneratively braking a plurality of sewing machines operating in a sewing factory and reusing the electric power. However, this is a method for exchanging regenerative power between a plurality of devices (sewing machines), but exchanging power between similar devices called sewing machines. It does not exchange power with other types of devices other than sewing machines. Therefore, this method, like a semiconductor manufacturing plant,
Inadequate for locations where different types of equipment work together. Further, in this case, regenerative braking cannot be performed in all the areas during deceleration of the sewing machine. When charging with regenerative electric power, electric power can be regenerated and reused only while the regenerative braking electromotive force (regenerative electric power) is higher than the voltage of the circuit or power supply on the side supplied. However, between different types of devices, more electric power can be regenerated and reused by combining devices having lower operable voltage.

【００３０】図２１に半導体リソグラフィ工程の一般的
な例を示す。工程のうちレジスト処理および現像はコー
タデベロッパ内で行われ、露光は露光装置（ステッパな
ど）内で行われる。すなわちウエハはコータデベロッパ
内のコータ（塗布）装置においてレジスト塗布され、こ
れを同じくコータデベロッパ内のプリベーク装置でプリ
ベーク処理された後、露光装置に渡され露光が行われ
る。露光後再びコータデベロッパにウエハが渡され、コ
ータデベロッパ内のデベロッパ（現像）装置で現像が行
われ、同じくコータデベロッパ内のポストベーク装置で
ポストベークされる。したがって、露光装置（ステッパ
など）とコータデベロッパは図１６および図１９に示す
ように隣接して使用されるのが一般的であり、露光装置
（ステッパ）４０とコータデベロッパ８０間には、両者
間で基板（ウエハ）をやりとりするためのインターフェ
ース装置９０を介在させるのが一般的である。FIG. 21 shows a general example of a semiconductor lithography process. Among the steps, resist processing and development are performed in a coater developer, and exposure is performed in an exposure device (stepper or the like). That is, the wafer is resist-coated in a coater (coating) device in the coater developer, pre-baked by a pre-baking device in the coater developer, and then transferred to an exposure device for exposure. After the exposure, the wafer is passed to the coater developer again, developed by the developer (developing) device in the coater developer, and post-baked by the post-baking device in the coater developer. Therefore, the exposure apparatus (stepper or the like) and the coater / developer are generally used adjacent to each other as shown in FIGS. 16 and 19, and the exposure apparatus (stepper) 40 and the coater / developer 80 are connected to each other. In general, an interface device 90 for exchanging substrates (wafers) is interposed.

【００３１】図１９に露光装置（ステッパ）とともに半
導体リソグラフィ工程（半導体製造工程の一部）で使用
されるコータデベロッパを示す。コータデベロッパ８０
はレジストをウエハ上に塗布するためのコータ装置７
１、コータ装置７１でレジスト塗布されたウエハを加熱
処理（プリベーク）するためのプリベーク装置７２、ス
テッパ４０で露光後現像処理するための現像装置７３、
現像処理されたウエハを加熱処理（ポストベーク）する
ためのポストベーク装置７４、ウエハをこれらの各装置
にロードおよびアンロードするためのハンドリング装置
７５等から構成される。FIG. 19 shows a coater developer used in a semiconductor lithography process (a part of a semiconductor manufacturing process) together with an exposure apparatus (stepper). Coater developer 80
Is a coater device 7 for applying a resist onto a wafer.
1. A pre-baking device 72 for heating (pre-baking) a wafer coated with a resist by the coater device 71, a developing device 73 for performing post-exposure development processing by the stepper 40,
It is composed of a post-baking device 74 for heating (post-baking) the developed wafer, a handling device 75 for loading and unloading the wafer to each of these devices, and the like.

【００３２】ウエハを加熱処理するためのプリベーク装
置７２およびポストベーク装置７４には、ホットプレー
トが使用されるのが一般的である。図２０に発熱抵抗コ
イルを用いたホットプレートを示す。ホットプレート８
２はアルミニウム、銅、鉄など熱伝導率の良い材料から
なり、その中にニクロム等の発熱抵抗コイル８５が埋め
込まれている。プリベーク、ポストベークに適当な温度
は使用するレジストにより異なるが、図示しない温度制
御回路によりホットプレート温度がこれらに適当となる
ように制御される。A hot plate is generally used for the pre-baking apparatus 72 and the post-baking apparatus 74 for heating the wafer. FIG. 20 shows a hot plate using a heating resistance coil. Hot plate 8
2 is made of a material having a high thermal conductivity such as aluminum, copper or iron, and a heating resistance coil 85 such as nichrome is embedded therein. The temperature suitable for pre-baking and post-baking varies depending on the resist used, but the hot plate temperature is controlled by a temperature control circuit (not shown) to be suitable for these.

【００３３】このように半導体製造工程の一部であるリ
ソグラフィ工程において、露光装置のステージのように
熱の発生を極力抑えたいものと、コータデベロッパのウ
エハベーク用ホットプレートのように逆に加熱の必要な
ものとが同じライン内で隣接して稼動している。一方で
発熱に対する冷却を行い、他方で加熱を行うことは、製
造プロセス全体として見た場合エネルギー効率上無駄が
多いと言える。そうした異種装置間での発熱エネルギー
の融通が可能となれば、エネルギー効率上の無駄が軽減
できる。As described above, in the lithography process which is a part of the semiconductor manufacturing process, it is necessary to suppress the heat generation as much as possible such as the stage of the exposure apparatus, and it is necessary to reversely heat like the hot plate for wafer baking of the coater developer. It is operating next to the same one in the same line. It can be said that performing cooling for heat generation on the one hand and heating on the other hand is wasteful in terms of energy efficiency in the overall manufacturing process. If the heat generation energy can be exchanged between such dissimilar devices, waste in energy efficiency can be reduced.

【００３４】半導体製造装置の評価基準となるものに、
米国のセマテックが提唱したＣＯＯ（コストオブオーナ
ーシップ）がある。これは半導体製造装置の性能に関す
るあらゆるパラメータを定量化し、一定の計算式に当て
はめて、ウエハ１枚あたりのコストとして評価する方法
である。パラメータのなかには、装置のスループット、
装置のフットプリント、装置の消費電力、装置メンテナ
ンス性などが含まれている。これは、単にカタログ上で
性能安定性が高いとかメンテナンス頻度が少ないといっ
た定性的な表現しかされていなかったことも含めて客観
的評価を与えようとした意味で意義があると思われる。
しかしあくまで同種装置の商品のうちどれを購入するの
が得になるのかを判断するためのものである。前述のエ
ネルギー効率上の問題のように、異種装置同士でのお互
いの長所と短所の相殺によるコストメリットまでは考慮
されていない。自分の装置の問題は、自分の装置内で自
己解決することが前提になっているとも言える。The criteria for evaluation of semiconductor manufacturing equipment are:
There is a COO (Cost of Ownership) advocated by Sematech in the United States. This is a method in which all parameters relating to the performance of the semiconductor manufacturing apparatus are quantified, applied to a certain calculation formula, and evaluated as the cost per wafer. Among the parameters are the device throughput,
It includes equipment footprint, equipment power consumption, equipment maintainability, etc. This seems to be significant in the sense that it was intended to give an objective evaluation, including the fact that it was only qualitatively expressed in the catalog that performance stability was high and maintenance frequency was low.
However, it is only for determining which of the products of the same kind of device is advantageous to purchase. As in the energy efficiency problem described above, the cost merit by offsetting the advantages and disadvantages of different types of devices is not considered. It can be said that the problem of one's own device is premised on self-solving within one's own device.

【００３５】半導体露光装置に代表される半導体製造装
置には、精度やスループットのさらなる向上が求められ
ている。それと同時に装置コストや消費電力を含めた運
転コストについては減らすことが求められている。精度
やスループットを上げると同時に装置コストや運転コス
トは減らしていくことは、相矛盾する要求である。Further improvements in accuracy and throughput are required for semiconductor manufacturing equipment represented by semiconductor exposure equipment. At the same time, it is required to reduce operating costs including equipment cost and power consumption. Increasing accuracy and throughput, while reducing equipment cost and operating cost, are contradictory requirements.

【００３６】装置個別でこうした相矛盾する要求に応え
ていくことは、ともすれば製造プロセス全体としてのエ
ネルギー効率上の損失を招くことさえもあり得る。そこ
で、複数の異種装置間でのエネルギーのやりとりややり
くりを行うことができれば、こうした弊害を減らすこと
ができる。Responding to such contradictory requirements for individual devices may even lead to a loss in energy efficiency of the entire manufacturing process. Therefore, if the energy can be exchanged and exchanged between a plurality of different types of devices, such an adverse effect can be reduced.

【００３７】本発明の第３の実施形態によれば、ステー
ジの回生制動を行うことにより、ステージの移動運動に
伴う慣性エネルギーの浪費を軽減させ、この電力を他の
用途に流用したり、電力の貯蔵を行い複数の異種装置間
で融通し合うことで工場全体としてのエネルギー効率の
向上を図ることができる。According to the third embodiment of the present invention, the regenerative braking of the stage is performed to reduce the waste of inertial energy due to the moving movement of the stage, and this power can be diverted to other uses or used as power. It is possible to improve the energy efficiency of the entire factory by storing the data and making it compatible with a plurality of different types of devices.

【００３８】[0038]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 ［実施例１］図１は本発明の第１の実施例に係るステー
ジ装置の概略構成を示す。同図のステージ装置は、図２
２に示した従来例のステージ装置に対して、フライホイ
ール１１、フライホイール１１を回転駆動するためのモ
ータ１４、モータ１４の回転速度をコントローラ２１に
対して出力するタコジェネレータ１５、ステージの慣性
力をステージ駆動モータ３で回生制動することによって
得た電力をフライホイール駆動モータ１４に伝達すると
ともにフライホイール１１の回転慣性力をフライホイー
ル駆動モータ１４で回生制動することによって得た電力
をステージ駆動モータ３に伝達する回生制御回路２３、
ステージ駆動ＤＣモータ３で発電制動された電力を消費
させるための外部抵抗とその冷却装置２４、およびフラ
イホイール駆動モータ１４を駆動するためのフライホイ
ール駆動モータドライバ２５を付加したものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 shows a schematic configuration of a stage apparatus according to a first embodiment of the present invention. The stage device shown in FIG.
2, a flywheel 11, a motor 14 for rotationally driving the flywheel 11, a tacho generator 15 for outputting the rotation speed of the motor 14 to a controller 21, an inertial force of the stage. Is transmitted to the flywheel drive motor 14 while regenerative braking is performed by the stage drive motor 3 and the rotational inertia force of the flywheel 11 is regeneratively braked by the flywheel drive motor 14. Regenerative control circuit 23, which transmits to 3,
An external resistance and a cooling device 24 for consuming the electric power generated and braked by the stage drive DC motor 3 and a flywheel drive motor driver 25 for driving the flywheel drive motor 14 are added.

【００３９】回生制御回路２３には、回生電力の伝達／
非伝達のオンオフを切り替えるスイッチが設けられてい
る。フライホイール１１は回転軸受１２によって支持さ
れ、カップリング１３を介してフライホイール駆動ＤＣ
モータ１４およびタコジェネレータ１５に連結されてい
る。フライホイール駆動ＤＣモータ１４の固定子、タコ
ジェネレータ１５の固定子、およびハウジングは図示し
ないホルダによって固定されている。フライホイール１
１の回転速度は、タコジェネレータ１５により電気信号
に変換され、コントローラ２１に出力される。Regenerative electric power is transmitted to the regenerative control circuit 23.
A switch for switching on / off of non-transmission is provided. The flywheel 11 is supported by a rotary bearing 12, and a flywheel drive DC is provided via a coupling 13.
It is connected to the motor 14 and the tacho generator 15. The stator of the flywheel drive DC motor 14, the stator of the tacho generator 15, and the housing are fixed by a holder (not shown). Flywheel 1
The rotation speed of 1 is converted into an electric signal by the tachogenerator 15 and output to the controller 21.

【００４０】ＤＣモータは、図２に示すような等価回路
として扱うことができる。電圧Ｖａが印加され角速度ω
でＤＣモータが回転する時、 Ｅ＝Ｋｅω (1) で表される速度起電力Ｅが発生する。ここで、Ｋｅはモ
ータの起電力定数である。また、Ｒａを電機子回路の抵
抗、Ｉａを電機子電流とすれば、 Ｖａ＝ＩａＲａ＋Ｅ (2) の関係がある。またこの時モータが発生するトルクＴ
は、ＫＴをモータのトルク定数として Ｔ＝ＫＴＩａ (3) 一方、モータに加わるトルクＴは、モータにかかる摩擦
トルクや風損などの損失が十分小さいものとして無視す
れば、 Ｔ＝Ｊｒ（ｄω／ｄｔ） (4) である。ここで、Ｊｒはモータのロータの慣性モーメン
トである。The DC motor can be treated as an equivalent circuit as shown in FIG. Voltage Va is applied and angular velocity ω
Then, when the DC motor rotates, a speed electromotive force E represented by E = Keω (1) is generated. Here, Ke is an electromotive force constant of the motor. Further, if Ra is the resistance of the armature circuit and Ia is the armature current, there is a relationship of Va = IaRa + E (2). The torque T generated by the motor at this time
T = KTIa (3), where KT is the torque constant of the motor. On the other hand, the torque T applied to the motor is T = Jr (dω / dt) (4). Here, Jr is the moment of inertia of the rotor of the motor.

【００４１】モータヘの電圧の印加を取り去っても、モ
ータは慣性力で回り続けようとするため、速度起電力と
大きさの等しい誘導起電力ｅｃが発生する。ここで式
(3)と(4)の関係より となる。ここで、Ｃｒはモータのロータ慣性モーメント
による等価静電容量である。すなわちモータのロータ慣
性モーメントによる等価静電容量を考えれば、電気的等
価回路として全体を扱うことができる。Even if the voltage application to the motor is removed, the motor tries to continue to rotate due to the inertial force, so that an induced electromotive force ec having the same magnitude as the speed electromotive force is generated. Where the formula
From the relationship between (3) and (4) Becomes Here, Cr is the equivalent capacitance due to the rotor inertia moment of the motor. That is, if the equivalent capacitance due to the rotor inertia moment of the motor is considered, the whole can be treated as an electrically equivalent circuit.

【００４２】したがって本実施例においても、ステージ
やボールネジあるいはフライホイールを含めて等価慣性
モーメントを求め、それらの等価静電容量を考えれば、
図３〜図６に示すような等価回路とみなすことができ
る。図３は、ステージをモータドライバにより加速する
場合の等価回路である。スイッチＳＷ１をオフからオン
に切り替えることによりステージの加速が開始する様子
を示してある。Ｃｓはステージ等価慣性モーメントによ
る等価静電容量であり、スイッチＳＷ１のオンと同時に
Ｃｓの充電が始まる。すなわちモータドライバ２２から
モータ３に電圧Ｖａの電力が印加され、ステージ２の加
速により等価静電容量Ｃｓに慣性エネルギーという形で
エネルギーが貯えられる。ここで、Ｊｓをステージ等価
慣性モーメン卜、Ｋｓｅをステージ駆動モータ３の起電
力定数、Ｋｓｔをステージ駆動モータ３のトルク定数と
すると、等価静電容量Ｃｓは Ｃｓ＝Ｊｓ／ＫｓｅＫｓｔ (6) また、ステージ等価慣性モーメントＪｓは、Ｊｓｒをス
テージ駆動モータ３およびタコジェネレータ３ｂのロー
タ部慣性モーメント、Ｊｓｓをボールネジの慣性モーメ
ント、ｐをボールネジのピッチ、ｍをステージ質量とす
ると、 Ｊｓ＝[Ｊｓｒ＋Ｊｓｓ＋(ｐ／２π)２・ｍ] (7) 等価静電容量Ｃｓの両端の電位差すなわちステージ駆動
モータ３で発生する速度起電力ｅｃは、ωｓをステージ
駆動モータ３の角速度として ｅｃ＝Ｋｓｅωｓ (8) さらに、ωｓとステージ速度ｗの関係より ｅｃ＝２πＫｓｅｗ／ｐ (9) ステージ所望速度ｗｏでの速度起電力をｅｃｏとすると ｅｃｏ＝２πＫｓｅｗｏ／ｐ (10) またステージ駆動モータ３の電機子回路について Ｖａ＝ＩａＲａ＋ｅｃ (11) の関係があり、Ｖａ＞ｅｃの間はＩａ＞０となり、Ｃｓ
の充電すなわちステージ２が加速され、Ｖａ＝ｅｃでは
Ｉａ＝０となり、ステージ２が定速で駆動されることに
なる。したがってステージ速度が所望速度ｗｏに達する
ところでＶａ＝ｅｃｏに保って等速駆動する。Therefore, also in the present embodiment, if the equivalent moment of inertia is obtained by including the stage, the ball screw or the flywheel, and the equivalent capacitances thereof are considered,
It can be regarded as an equivalent circuit as shown in FIGS. FIG. 3 is an equivalent circuit when the stage is accelerated by a motor driver. It is shown that the stage acceleration starts by switching the switch SW1 from off to on. Cs is an equivalent electrostatic capacitance due to the stage equivalent moment of inertia, and the charging of Cs starts at the same time when the switch SW1 is turned on. That is, the electric power of the voltage Va is applied from the motor driver 22 to the motor 3, and the energy is stored in the equivalent electrostatic capacitance Cs in the form of inertia energy by the acceleration of the stage 2. Here, where Js is the stage equivalent inertia momentum, Kse is the electromotive force constant of the stage drive motor 3, and Kst is the torque constant of the stage drive motor 3, the equivalent capacitance Cs is Cs = Js / KseKst (6) Equivalent moment of inertia Js of the stage is given by Js = [Jsr + Jss + (p / 2π) 2 · m] (7) The potential difference across the equivalent electrostatic capacitance Cs, that is, the speed electromotive force ec generated in the stage drive motor 3 is ec = Kseωs (8), where ωs is the angular velocity of the stage drive motor 3. And the stage speed w, ec = 2πKsew / p (9) Speed electromotive force at desired stage speed wo That there is a relationship Va = IaRa + ec (11) for the armature circuit When eco eco = 2πKsewo / p (10) The stage drive motor 3, Va> ec Between Ia> 0 becomes, Cs
, That is, the stage 2 is accelerated, Ia = 0 at Va = ec, and the stage 2 is driven at a constant speed. Therefore, when the stage speed reaches the desired speed wo, Va = eco is maintained and constant speed driving is performed.

【００４３】図４は、ステージ２を回生制動により減速
する場合の等価回路図である。Ｃｆはフライホイール駆
動モータ１４のロータ部の慣性モーメントによる等価静
電容量である。スイッチＳＷ２をオフからオンに切り替
えることにより、ステージ慣性エネルギーが貯えられた
等価静電容量Ｃｓが放電すなわち回生制動による減速が
開始し、等価静電容量Ｃｆが充電すなわちフライホイー
ルの回転速度を増加させ回転慣性エネルギーを貯える。
両者の電位がほぼ等しくなったところでスイッチＳＷ２
をオフにし、回生制動を打ち切る。等価静電容量Ｃｆ
は、 Ｃｆ＝（Ｊｆｒ＋Ｊｆ）／ＫｆｅＫｆｔ (12) で表される。ここで、Ｊｆはフライホイールの慣性モー
メント、Ｊｆｒはフライホイール駆動モータ１４および
タコジェネレータ１５のロータの慣性モーメント、Ｋｆ
ｅはフライホイール駆動モータ１４の起電力定数、Ｋｆ
ｔはフライホイール駆動モータ１４のトルク定数であ
る。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when the stage 2 is decelerated by regenerative braking. Cf is an equivalent capacitance due to the moment of inertia of the rotor portion of the flywheel drive motor 14. By switching the switch SW2 from OFF to ON, the equivalent electrostatic capacitance Cs in which the stage inertia energy is stored is discharged, that is, deceleration is started by regenerative braking, and the equivalent electrostatic capacitance Cf is charged, that is, the rotation speed of the flywheel is increased. Stores rotational inertia energy.
When both potentials become almost equal, switch SW2
To turn off and stop regenerative braking. Equivalent capacitance Cf
Is represented by Cf = (Jfr + Jf) / KfeKft (12). Here, Jf is the moment of inertia of the flywheel, Jfr is the moment of inertia of the rotor of the flywheel drive motor 14 and the tachogenerator 15, and Kf
e is the electromotive force constant of the flywheel drive motor 14, Kf
t is a torque constant of the flywheel drive motor 14.

【００４４】図５は、上記ステージの回生制動の後、外
部の抵抗Ｒｃにつなぎ替えて発電制動することを示す等
価回路図である。ここで、発電制動とは、回生制動のう
ち、回生電力を実時間で外部の抵抗負荷に消費させる場
合を、それ以外の回生制動と区別するための用語であ
る。図５に示すように、スイッチＳＷ３をオフからオン
にすることにより、等価静電容量Ｃｓ（ステージ２およ
びモータ３）に残っていた慣性エネルギーを完全に放出
させる。すなわち発電制動した電力を外部の抵抗Ｒｃで
消費させてステージを減速および停止させる。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing that after the regenerative braking of the stage, the external resistance Rc is reconnected to perform the dynamic braking. Here, the dynamic braking is a term of the regenerative braking that distinguishes the case where the regenerative electric power is consumed by the external resistance load in real time from the other regenerative braking. As shown in FIG. 5, by turning the switch SW3 from off to on, the inertia energy remaining in the equivalent electrostatic capacitance Cs (stage 2 and motor 3) is completely released. That is, the power generated and braked is consumed by the external resistor Rc to decelerate and stop the stage.

【００４５】図６は、ステージの停止を行った後フライ
ホイール１１の回生制動によりステージ２を加速する状
態を示した等価回路図である。スイッチＳＷ２をオフか
らオンに切り替えることにより、先に充電されたＣｆ
（回転慣性力を貯えたフライホイール１１）にＣｓ（ス
テージ駆動モータ３）を接続し、Ｃｓを充電する。すな
わちステージを回生により加速する。両者の電位が等し
くなったところでスイッチＳＷ２をオフにして回生によ
る加速を打ち切り、その後はスイッチＳＷ１をオンにし
てドライバ２２により所望速度まで加速する。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a state in which the stage 2 is accelerated by regenerative braking of the flywheel 11 after the stage is stopped. By switching the switch SW2 from off to on, the Cf previously charged is changed.
Cs (stage drive motor 3) is connected to (the flywheel 11 that stores the rotational inertia force) to charge Cs. That is, the stage is accelerated by regeneration. When the potentials of the two become equal, the switch SW2 is turned off to stop the acceleration due to regeneration, and then the switch SW1 is turned on to accelerate the driver 22 to a desired speed.

【００４６】モータの回生制動を行い、その電力を電源
に戻すことは一般に行われるが、その際の回生制動可能
条件として、回生制動により発生した誘導起電力ｅｃが
電源の電圧よりも大きい必要がある。このことは、本実
施例においても同様であり、ステージ減速時は、ステー
ジ駆動モータ３で誘起される回生制動誘導起電力ｅｃが
フライホイールＤＣモータ１４で発生する速度起電力Ｅ
ｆよりも大きい状態において回生可能である。図４にお
いてステージ２の回生制動を行い、フライホイール１１
の回転慣性エネルギーを貯える場合以下の関係がある ｅｃ＝Ｉｂ（Ｒａ＋Ｒｂ）＋Ｅｆ (13) ここで、Ｉｂは回生制動誘導起電力ｅｃにより発生する
回生電流、Ｒａはステージ駆動モータ電機子回路の抵
抗、Ｒｂはフライホイール駆動モータ電機子回路の抵抗
である。Generally, regenerative braking of the motor is performed and the electric power is returned to the power source. However, as a condition for regenerative braking at that time, the induced electromotive force ec generated by the regenerative braking needs to be larger than the voltage of the power source. is there. This is the same in the present embodiment as well, and during stage deceleration, the regenerative braking induced electromotive force ec induced by the stage drive motor 3 is the speed electromotive force E generated by the flywheel DC motor 14.
Regeneration is possible in a state larger than f. In FIG. 4, the regenerative braking of the stage 2 is performed and the flywheel 11
When the rotational inertia energy of is stored, there is the following relationship ec = Ib (Ra + Rb) + Ef (13) where Ib is the regenerative current generated by the regenerative braking induced electromotive force ec, Ra is the resistance of the stage drive motor armature circuit, Rb is the resistance of the flywheel drive motor armature circuit.

【００４７】式(9)において、Ｉｂ＞０となり回生が成
り立つための条件は、 ｅｃ＞Ｅｆ (14) またステージの減速開始時の回生制動誘導起電力ｅｃ
は、ステージの速度とともに次第に減少し、ある時点で
上記条件を満たさなくなる。したがって、ステージの回
生制動は、ステージの減速と同時に開始し、上記条件を
満たすぎりぎりのところまで回生制動し、その後はスイ
ッチを切り替えて（図５：ＳＷ２をオフ、ＳＷ３をオ
ン）発電制動により得た電力を外部抵抗に消費させてス
テージを減速および停止させる。In equation (9), the condition for Ib> 0 and regeneration to be satisfied is ec> Ef (14) Also, the regenerative braking induced electromotive force ec at the stage deceleration start
Gradually decreases with the speed of the stage, and at some point, the above condition is not satisfied. Therefore, regenerative braking of the stage starts at the same time as deceleration of the stage, regenerative braking is performed to the point where the above conditions are met, and then the switch is switched (Fig. 5: SW2 is off, SW3 is on). The external power is consumed by the external resistance to decelerate and stop the stage.

【００４８】ステージ駆動モータの速度起電力ｅｃと回
生制動すなわち発電機としてモータを使用する場合の回
生制動誘導起電力ｅｃは、意味合いは異なるものの等価
のものであり、回生制動誘導起電力ｅｃは前述の式
(8)、(9)に従う。The speed electromotive force ec of the stage drive motor and the regenerative braking, that is, the regenerative braking induced electromotive force ec in the case where the motor is used as a generator are equivalent although they have different meanings. Expression
Follow (8) and (9).

【００４９】またフライホイール駆動モータで発生する
速度起電力Ｅｆは、 Ｅｆ＝Ｋｆｅωｆ (15) すなわち回生制動誘導起電力ｅｃとフライホイール駆動
モータで発生する速度起電力Ｅｆは、それぞれステージ
速度ｗ、フライホイール回転角速度ωｆの関数であり、
回生条件ｅｃ＞Ｅｆはステージ速度ｗとフライホイール
回転角速度ωｆの関係に置き換えることができる。した
がってステージ速度ｗとフライホイール回転速度ωｆを
コントローラ２１で監視し、ステージ減速時および加速
時はそれらがある一定の関係になったところで回生制動
から外部抵抗で電力を消費させる発電制動に切り替える
ようにする。外部抵抗Ｒｃは、電機子回路抵抗Ｒａに対
して十分に大きくとる。すなわちＲｃ＞＞Ｒａとするこ
とにより主に外部抵抗で電力消費をさせるようにし、電
機子回路での発熱を抑えるようにするのが望ましい。ま
た外部抵抗からは、発電制動に伴うジュール熱が発生す
るため、冷却手段あるいは熱絶縁手段を設けて精密なス
テージヘの熱影響が及ばないようにするのが望ましい。
図１は外部抵抗に冷却装置を設けた例（外部抵抗および
冷却装置２４）を示す。The speed electromotive force Ef generated by the flywheel drive motor is Ef = Kfeωf (15) That is, the regenerative braking induced electromotive force ec and the speed electromotive force Ef generated by the flywheel drive motor are the stage speed w and the fly speed, respectively. Is a function of the wheel rotation angular velocity ωf,
The regeneration condition ec> Ef can be replaced with the relationship between the stage speed w and the flywheel rotation angular speed ωf. Therefore, the stage speed w and the flywheel rotation speed ωf are monitored by the controller 21, and when the stages are decelerated and accelerated, the regenerative braking is switched to the dynamic braking in which electric power is consumed by an external resistance when they have a certain relationship. To do. The external resistance Rc is set sufficiently larger than the armature circuit resistance Ra. That is, it is desirable to set Rc >> Ra so that power is mainly consumed by the external resistance and heat generation in the armature circuit is suppressed. Further, since Joule heat is generated from the external resistance due to the dynamic braking, it is desirable to provide a cooling means or a heat insulating means so as not to exert a thermal influence on the precise stage.
FIG. 1 shows an example in which a cooling device is provided on the external resistance (external resistance and cooling device 24).

【００５０】フライホイール１１は、高速で回転運動す
る回転体を回転支持するという点では、構造的にジャイ
ロと共通している。またジャイロは、外部から加わった
運動や力をその運動や力の軸と直交する別のモードに変
換するという特徴を持つ。The flywheel 11 is structurally common to a gyro in that it supports a rotating body that rotates at high speed. Further, the gyro has a feature of converting a motion or force applied from the outside into another mode orthogonal to the axis of the motion or force.

【００５１】図７において、フライホイール１１を回転
支持する支持台２８が、フライホイール１１に対してｚ
軸回りに角速度Ωで動いたとすると、フライホイール１
１にはｚ軸と直交するｙ軸回りにジャイロモーメントと
呼ばれるトルクが生じる。そのトルクＴｇは Ｔｇ＝−（Ｊｆｒ＋Ｊｆ）／ωｆΩ (16) ステージ装置を支えるステージ定盤には、ステージ移動
の加減速に伴う反力やステージの移動に伴う重心変動な
どのさまざまな力が加わる。またステージの移動速度や
加減速度および移動ストロークが大きくなるほどステー
ジ定盤に加わる力が増大し、それに伴いステージ定盤の
姿勢変動が起こりやすくなる。上記フライホイールをス
テージ定盤上に支持した場合、フライホイールを支持す
るステージ定盤の姿勢変動に起因して上記ジャイロモー
メントが発生し、これがステージ定盤に対してさらに別
のモードの姿勢変動を励起させることになり、除振台に
よる姿勢制御を困難にすることにつながる可能性があ
る。そこでフライホイールはステージとは別置きにし、
外力の加わらない別の除振台上に回転支持することが望
ましい。In FIG. 7, a support base 28 for rotatably supporting the flywheel 11 is mounted on the flywheel 11 in z direction.
If it moves around the axis at angular velocity Ω, flywheel 1
At 1, a torque called a gyro moment is generated around the y axis orthogonal to the z axis. The torque Tg is Tg =-(Jfr + Jf) / ωfΩ (16) Various forces such as reaction force associated with acceleration / deceleration of stage movement and center of gravity variation associated with stage movement are applied to the stage surface plate supporting the stage device. Further, as the moving speed, the acceleration / deceleration, and the moving stroke of the stage increase, the force applied to the stage surface plate increases, so that the posture variation of the stage surface plate easily occurs. When the flywheel is supported on the stage surface plate, the gyro moment is generated due to the position variation of the stage surface plate supporting the flywheel, and this causes the posture variation of another mode with respect to the stage surface plate. This will cause excitation, which may lead to difficulty in posture control by the vibration isolation table. So the flywheel is placed separately from the stage,
It is desirable to rotatably support it on another vibration isolation table to which no external force is applied.

【００５２】フライホイールの回転慣性力は、外から力
が加わらないかぎり保存されるはずであるが、風損や軸
受の摩擦などにより徐々に平均回転速度が低下してく
る。フライホイールの回生制動によりＤＣモータから取
り出される起電力の電圧は、フライホイールの回転速度
とともに低下する。この風損や軸受摩擦に起因するフラ
イホイール回転速度の平均的な低下が発生すると、ＤＣ
モータから取り出される起電力も平均的に低下すること
になり、ステージ加速度が低下し、位置決め時間に影響
を及ぼすことになる。したがってフライホイールの回転
速度は、タコジェネレータ出力をコントローラ２１で監
視し、平均速度の低下が認められた場合は、ドライバ２
５よりＤＣモータ１４に電流を印加し、回転速度を維持
する。The rotational inertial force of the flywheel should be preserved unless external force is applied, but the average rotational speed gradually decreases due to wind loss and friction of the bearings. The voltage of the electromotive force extracted from the DC motor due to the regenerative braking of the flywheel decreases with the rotation speed of the flywheel. If an average decrease in flywheel rotation speed due to wind loss or bearing friction occurs, DC
The electromotive force extracted from the motor will also decrease on average, and the stage acceleration will decrease, affecting the positioning time. Therefore, the rotation speed of the flywheel is monitored by the controller 21 for the output of the tacho generator, and if a decrease in the average speed is recognized, the driver 2
A current is applied to the DC motor 14 from 5 to maintain the rotation speed.

【００５３】図８を用いて駆動シーケンスについて説明
する。ステージ減速シーケンスは、回生制動モードと外
部抵抗により発電制動により得られる電力を消費させる
発電制動モードからなる。回生制動モードでは、スイッ
チを図４の状態（ＳＷ２をオフからオン、ＳＷ１と３は
オフのまま）に切り替え上述の方法でステージ側モータ
３から回生制動誘導起電力ｅｃを取り出し、フライホイ
ール駆動ＤＣモータ１４に印加しフライホイール１１を
加速させて回転慣性力を貯える。前述の方法により回生
条件について常に監視し、切替を判定した時点でスイッ
チを図５の状態（ＳＷ２をオンからオフ、ＳＷ３をオフ
からオン、ＳＷ１はオフのまま）に切り替え発電制動モ
ードにして減速停止させる。The drive sequence will be described with reference to FIG. The stage deceleration sequence includes a regenerative braking mode and a dynamic braking mode in which the electric power obtained by the dynamic braking is consumed by an external resistance. In the regenerative braking mode, the switch is switched to the state shown in FIG. 4 (SW2 is switched from OFF to ON, SW1 and SW3 are kept OFF), and the regenerative braking induced electromotive force ec is taken out from the stage side motor 3 by the above-described method, and the flywheel drive DC It is applied to the motor 14 to accelerate the flywheel 11 to store the rotational inertial force. The regenerative condition is constantly monitored by the above-described method, and when the switching is determined, the switch is switched to the state shown in FIG. 5 (SW2 is on to off, SW3 is off to on, and SW1 is off) to decelerate in the dynamic braking mode Stop.

【００５４】ステージ加速シーケンスは、回生加速モー
ドとドライバ加速モードからなる。回生加速モードで
は、スイッチを図６においてＳＷ３をオフ、ＳＷ２をオ
フからオン、ＳＷ１はオフのままの状態に切り替え上述
の方法でフライホイール側ＤＣモータ１４から回生制動
誘導起電力を取り出し、ステージ側モータ３に印加して
ステージ２を加速する。前述の方法により回生条件につ
いて常に監視し、切替を判定した時点でスイッチを図６
においてＳＷ２をオンからオフ、ＳＷ１をオフからオ
ン、ＳＷ３はオフのままの状態(図３の状態)に切り替え
ドライバ加速モードに切り替える。ステージの所望速度
ｗｏに達したところで定速駆動に切り替える。The stage acceleration sequence includes a regenerative acceleration mode and a driver acceleration mode. In the regenerative acceleration mode, the switch is turned off in FIG. 6, SW2 is turned off, turned on, and SW1 is kept turned off. The regenerative braking induced electromotive force is taken out from the flywheel side DC motor 14 by the above-mentioned method, and the stage side is moved. It is applied to the motor 3 to accelerate the stage 2. The regenerative condition is constantly monitored by the above-mentioned method, and the switch is switched when the switching is determined.
In, the switch SW2 is switched from ON to OFF, SW1 is switched from OFF to ON, and SW3 is kept OFF (the state of FIG. 3) to switch to the driver acceleration mode. When the desired speed wo of the stage is reached, it is switched to the constant speed drive.

【００５５】［実施例２］図９に本発明の第２の実施例
を示す。本実施例は、第１の実施例がアクチュエータと
して回転モータ３と送りネジ８を用いていたのに対し、
アクチュエータとしてリニアモータを用いている。図９
において、ステージ定盤１上に配置された案内板６と可
動ステージ２側に設けられた静圧流体軸受１６により非
接触に可動ステージ２の支持およびステージ移動方向の
規定がなされる。ステージ２の駆動は、磁石可動型の３
相リニアモータによって非接触に駆動される。磁石可動
型の３相リニアモータは、可動ステージ２側に設けられ
た可動磁石１８とステージ定盤１上に設けられた偏平型
の複数のリニアモータコイル１７より構成される。また
リニアモータコイル１７の近傍には、磁界を検出するホ
ール素子１９が配置されている。ホール素子１９は、可
動磁石１８の磁極の位置を検出して電気信号に変換し、
コントローラ２１内の相切替コントローラに対して出力
する。フライホイール１１とフライホイール駆動ＤＣモ
ータ１４およびタコジェネレータ１５の回転軸は同軸に
連結され、回転軸受１２により共に回転支持されてい
る。フライホイール１１の回転速度は、タコジェネレー
タ１５により電気信号に変換され、コントローラ２１に
出力される。[Second Embodiment] FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the rotary motor 3 and the feed screw 8 are used as the actuator in the first embodiment,
A linear motor is used as the actuator. Figure 9
In the above, the guide plate 6 arranged on the stage surface plate 1 and the hydrostatic bearing 16 provided on the movable stage 2 side support the movable stage 2 and define the stage movement direction in a non-contact manner. The stage 2 is driven by a magnet movable type 3
It is driven in a non-contact manner by the phase linear motor. The movable magnet type three-phase linear motor includes a movable magnet 18 provided on the movable stage 2 side and a plurality of flat type linear motor coils 17 provided on the stage surface plate 1. A Hall element 19 for detecting a magnetic field is arranged near the linear motor coil 17. The hall element 19 detects the position of the magnetic pole of the movable magnet 18 and converts it into an electric signal,
Output to the phase switching controller in the controller 21. The rotary shafts of the flywheel 11, the flywheel drive DC motor 14, and the tachogenerator 15 are coaxially connected, and are both rotatably supported by a rotary bearing 12. The rotation speed of the flywheel 11 is converted into an electric signal by the tachogenerator 15 and output to the controller 21.

【００５６】ステージの回生制動によりリニアモータコ
イルに誘起される誘導起電力ｅｃは、 ｅｃ＝−Ｎｄφ／ｄｔ (17) ここで、φはコイルと鎖交する磁束、Ｎはコイルの巻数
である。また、可動磁石により発生する磁束の分布が正
弦波分布であるとし、コイルと鎖交する磁束の最大値を
Φすると、ステージが速度ｗで走行した時の磁束φの変
化は、 φ＝Φｃｏｓｗｔ (18) したがって、 ｅｃ＝Ｅｍｓｉｎｗｔ (19) ここで、Ｅｍ（＝ＮｗΦ）は誘起起電力の最大値であ
る。The induced electromotive force ec induced in the linear motor coil by regenerative braking of the stage is ec = -Ndφ / dt (17) where φ is the magnetic flux interlinking with the coil, and N is the number of turns of the coil. Further, assuming that the distribution of the magnetic flux generated by the movable magnet is a sine wave distribution, and the maximum value of the magnetic flux interlinking with the coil is Φ, the change of the magnetic flux φ when the stage travels at the speed w is φ = Φcoswt ( 18) Therefore, ec = Emsinwt (19) Here, Em (= NwΦ) is the maximum value of the induced electromotive force.

【００５７】すなわち可動磁石型３相リニアモータで回
生制動により誘起される誘導起電力ｅｃは、コイルと鎖
交する磁束が正弦波分布であれば、正弦波状の交番電圧
となる。図１０に本実施例で用いた３相磁石可動型リニ
アモータの各相の誘導起電力ｅｃの時間変化を示す。各
相の誘導起電力ｅｃは、正弦波状に符号および大きさが
入れ替わり１２０°ずつ位相がずれている。このままで
は回生に使用できないため、図１１に示す３相ブリッジ
整流回路によってＡ〜Ｃ各相の相間の誘導起電力の最大
値を取り出す（図１０：ｅｍａｘ）。ステージを回生制
動により減速する場合は、このｅｍａｘをフライホイー
ル駆動ＤＣモータ１４に印加してフライホイール１１を
回転加速させて回転慣性力を貯える。またステージリニ
アモータを回生加速モードで駆動する場合は、フライホ
イール１１の回生制動によって得られた誘導起電力ｅｃ
をインバータ型チョッパによりスイッチングおよび極性
の反転を行い、ステージ駆動リニアモータに印加して駆
動する。図９に示す回生制御回路２３には、上記３相ブ
リッジ整流回路およびインバータ型チョッパが設けられ
上記動作を行う。That is, the induced electromotive force ec induced by regenerative braking in the movable magnet type three-phase linear motor becomes a sinusoidal alternating voltage if the magnetic flux linked to the coil has a sinusoidal distribution. FIG. 10 shows a time change of the induced electromotive force ec of each phase of the three-phase magnet movable linear motor used in this example. The signs and magnitudes of the induced electromotive forces ec of the respective phases are changed in a sinusoidal manner, and the phases are shifted by 120 °. Since it cannot be used for regeneration as it is, the maximum value of the induced electromotive force between the phases A to C is extracted by the three-phase bridge rectifier circuit shown in FIG. 11 (FIG. 10: emax). When the stage is decelerated by regenerative braking, the emax is applied to the flywheel drive DC motor 14 to accelerate the flywheel 11 to store rotational inertial force. When the stage linear motor is driven in the regenerative acceleration mode, the induced electromotive force ec obtained by the regenerative braking of the flywheel 11
Is switched and inverted by an inverter type chopper, and is applied to a stage drive linear motor to drive. The regenerative control circuit 23 shown in FIG. 9 is provided with the three-phase bridge rectifier circuit and the inverter type chopper to perform the above operation.

【００５８】［実施例３］図１２は本発明の第３の実施
例に係る半導体製造システムの構成を示す。同図におい
て、ステッパ４０は、図１６および１７に示した従来例
のステッパ４０に対して、ステージ６３，６６の慣性力
をステージ駆動リニアモータ６５，６８で発電制動する
ことによって得られた電力をコータデベロッパ８０のウ
エハベーク装置７２，７４のホットプレート８２のホッ
トプレート加熱回路８３に伝達するための発電制動制御
回路４３を付加したものである。コータデベロッパ８０
は、ホットプレート加熱回路８３を有するホットプレー
ト８２と、ホットプレート加熱用補助電源８７と、前記
発電制動制御回路４３およびホットプレート加熱用補助
電源８７とホットプレート加熱回路８３の電源との接続
を切り替えるスイッチング回路８８と、ホットプレート
温度をモニタする温度計８４と、ウエハベーク装置７
２，７４を管理するウエハベークコントローラ８６を有
する。[Embodiment 3] FIG. 12 shows a structure of a semiconductor manufacturing system according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the stepper 40 generates electric power obtained by generating and braking the inertial force of the stages 63 and 66 by the stage drive linear motors 65 and 68, as compared with the conventional stepper 40 shown in FIGS. The power generation braking control circuit 43 for transmitting to the hot plate heating circuit 83 of the hot plate 82 of the wafer baking device 72, 74 of the coater developer 80 is added. Coater developer 80
Switches the connection between the hot plate 82 having the hot plate heating circuit 83, the hot plate heating auxiliary power supply 87, and the power braking control circuit 43 and the hot plate heating auxiliary power supply 87 and the hot plate heating circuit 83. The switching circuit 88, the thermometer 84 for monitoring the hot plate temperature, and the wafer baking device 7
It has a wafer bake controller 86 for managing 2, 74.

【００５９】図１２のシステムにおいて、ステージ６
３，６６のステップ駆動の加速時はリニアモータ６５，
６８をドライバ４２により駆動する。減速時は発電制動
制御回路４３とスイッチング回路８８のスイッチを切り
替えて発電制動を行わせ、この電力をホットプレート加
熱回路８３で抵抗消費させることによりホットプレート
８２を加熱する。ホットプレート８２はステージをステ
ップ駆動しない時すなわちウエハを流す前であっても予
め所定温度（ウエハベーク温度）に予熱しておく必要が
あるが、その場合はスイッチング回路８８で切り替えを
行いホットプレート加熱用補助電源８７によりホットプ
レートを加熱する。In the system of FIG. 12, stage 6
Linear motor 65 during acceleration of step driving 3, 66
68 is driven by the driver 42. During deceleration, the switches of the dynamic braking control circuit 43 and the switching circuit 88 are switched to perform dynamic braking, and the hot plate heating circuit 83 resistance-consumes this power to heat the hot plate 82. The hot plate 82 needs to be preheated to a predetermined temperature (wafer baking temperature) in advance even when the stage is not driven stepwise, that is, before the wafer is flown. In that case, switching is performed by the switching circuit 88 to heat the hot plate. The auxiliary power source 87 heats the hot plate.

【００６０】ホットプレート８２の過熱状態を防ぐため
に、ウエハベークコントローラ８６は常に温度計８４の
出力を監視し、スイッチング回路８８のオン／オフを制
御することによりホットプレート８２を所望温度に制御
する。またコータデベロッパ８０のウエハベークコント
ローラ８６とステッパ４０のステージコントローラ４１
との間で、ステージ駆動状態やホットプレート温度等の
情報の通信を行うことにより発電制動制御とスイッチン
グの同期がとれるように管理を行う。In order to prevent the hot plate 82 from overheating, the wafer bake controller 86 constantly monitors the output of the thermometer 84 and controls the on / off of the switching circuit 88 to control the hot plate 82 to a desired temperature. Also, the wafer bake controller 86 of the coater developer 80 and the stage controller 41 of the stepper 40.
By performing communication of information such as the stage driving state and the hot plate temperature, the control is performed so that the dynamic braking control and the switching can be synchronized.

【００６１】ホットプレート加熱回路８３の抵抗は、ス
テージリニアモータ電機子回路抵抗に比べて十分大きく
とるようにすることにより主にホットプレート加熱回路
抵抗で発電制動電力を消費発熱させるようにし、ステー
ジ駆動リニアモータの電機子回路での発熱を抑えるよう
に設定するのが望ましい。The resistance of the hot plate heating circuit 83 is set to be sufficiently larger than the resistance of the stage linear motor armature circuit so that the generated braking power is mainly consumed and generated by the hot plate heating circuit resistance to drive the stage. It is desirable to set so as to suppress heat generation in the armature circuit of the linear motor.

【００６２】リニアモータは３相リニアモータであるた
め、発電制動電圧は位相が互いに１２０°ずつずれた３
相出力である。したがってホットプレート加熱回路８３
の発熱抵抗コイル８５も３相それぞれに対応してホット
プレート内に３線並列に配置する。Since the linear motor is a three-phase linear motor, the generated braking voltages are phase-shifted from each other by 120 °.
It is a phase output. Therefore, the hot plate heating circuit 83
The heating resistance coils 85 are also arranged in parallel in three lines in the hot plate corresponding to each of the three phases.

【００６３】ステージのステップ駆動は、数秒あるいは
コンマ数秒といったサイクルで行われるものであるた
め、発電制動電力によるホットプレートの加熱も断続的
なものとなる。しかしホットプレートの熱容量には十分
な大きさがあり、ホットプレート温度は時定数が大きく
ゆっくりとした変化であるため、それによる温度変動が
問題となることはない。Since the step driving of the stage is performed in a cycle of several seconds or commas, the heating of the hot plate by the generated braking power is also intermittent. However, since the heat capacity of the hot plate is sufficiently large and the hot plate temperature has a large time constant and changes slowly, the temperature fluctuation due to it does not pose a problem.

【００６４】本実施例ではステッパのウエハステージに
おいて発電制動させた適用例を示したが、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の走査型投影露光装置のレチクルス
テージおよびウエハステージに適用してもよい。In this embodiment, the application example in which the power generation braking is performed on the wafer stage of the stepper is shown, but the invention may be applied to the reticle stage and wafer stage of the step-and-scan type scanning projection exposure apparatus.

【００６５】以上説明したように本実施例では、ステー
ジ駆動により生じるステージのアクチュエータの発熱に
伴う熱変形や精度悪化などの悪影響を抑えると同時に副
産物として発生する熱エネルギーを有効に利用すること
によりエネルギー効率を向上させることが可能になる。
すなわちステージ減速時にはステージの駆動モータで発
電制動を行い、その電力をステージモータの電機子回路
で消費させる代わりに他の温調、加熱目的手段に供給し
て消費利用させるため、ステージ駆動モータ電機子に印
加するトータル電流量が抑えられ、それに伴うモータの
発熱が軽減される。そのため、ステージアクチュエータ
の発熱によるステージ部材の熱変形や測定系の測定誤差
およびそれにともなうステージ位置決め精度の悪化など
を減少させ、より高速で精密なステージの駆動を図るこ
とになり、レチクルパターンのウエハヘの転写精度を高
めることが可能になる。As described above, in the present embodiment, energy is reduced by effectively using the thermal energy generated as a by-product while suppressing adverse effects such as thermal deformation and deterioration of accuracy due to heat generation of the stage actuator caused by stage driving. It becomes possible to improve efficiency.
That is, when the stage is decelerated, the stage drive motor armature is used to generate and brake the stage drive motor and supply the power to the other temperature control and heating target means for consumption and use instead of being consumed by the stage motor armature circuit. The total amount of current applied to the motor is suppressed, and the heat generated by the motor is reduced. Therefore, the thermal deformation of the stage member due to the heat generated by the stage actuator, the measurement error of the measurement system and the accompanying deterioration of the stage positioning accuracy can be reduced, and the stage can be driven at a higher speed and precision, and the reticle pattern wafer It is possible to improve the transfer accuracy.

【００６６】本実施例を半導体リソグラフィ工程で使用
される露光装置およびコータデベロッパに適用すること
により、すなわち露光装置のステージ駆動に伴い副作用
として発生する熱エネルギーを同じ工程で露光装置と隣
接して使用されるコータデベロッパのウエハベーク用ホ
ットプレートの加熱用電力として流用することにより、
リソグラフィ工程全体としてのエネルギー効率を向上さ
せることになる。またエネルギーの回生伝達を電気的な
方法を用いて行うため、ステージ駆動の制御の自由度が
大きい。By applying this embodiment to the exposure apparatus and coater developer used in the semiconductor lithography process, that is, the thermal energy generated as a side effect due to the stage driving of the exposure apparatus is used adjacent to the exposure apparatus in the same process. By diverting it as electric power for heating the hot plate for wafer baking of the coater developer,
This will improve the energy efficiency of the entire lithography process. Further, since energy is regenerated and transmitted by an electric method, the degree of freedom in controlling the stage drive is high.

【００６７】［実施例４］図１３に本発明の第４の実施
例に係る工場内エネルギー制御システムの全体図を示
す。工場内の各露光装置（ステッパ）４０は、工場内の
一角に据え付けられた電力貯蔵装置（フライホイール）
９４と電力ケーブルによって結ばれている。この電力貯
蔵装置９４は、本実施例ではフライホイールを用いてい
るが、フライホイールの代わりに蓄電池あるいは常温超
伝導コイルであってもよい。各露光装置４０には、電力
のやりとりを行うための入出力端が備えられている。各
露光装置４０は電力コントローラ９５と接続され、これ
ら全体の電力のやりとりの監視および効率化がなされ
る。[Fourth Embodiment] FIG. 13 shows an overall view of an in-plant energy control system according to a fourth embodiment of the present invention. Each exposure device (stepper) 40 in the factory is a power storage device (flywheel) installed in one corner of the factory.
It is connected to 94 by a power cable. This power storage device 94 uses a flywheel in this embodiment, but a storage battery or a room temperature superconducting coil may be used instead of the flywheel. Each exposure apparatus 40 is provided with an input / output terminal for exchanging power. Each exposure apparatus 40 is connected to an electric power controller 95 to monitor and improve the efficiency of the exchange of electric power in all of them.

【００６８】各コータデベロッパ８０は、電力コントロ
ーラ９５と接続されている。電力コントローラ９５には
電力の伝達を切り替えるためのスイッチング回路も構成
される。これにより露光装置４０側からコータデベロッ
パ８０側への電力の伝達のオンオフならびに切り替えが
なされる。Each coater / developer 80 is connected to a power controller 95. The power controller 95 also includes a switching circuit for switching power transmission. As a result, the power transmission from the exposure device 40 side to the coater developer 80 side is turned on / off and switched.

【００６９】次に露光装置のステージと電力貯蔵装置と
の電力のやりとりについて説明する。図１４はその様子
を示す説明図である。露光装置内のステージ装置は、回
生制動制御回路４３を介して電力貯蔵装置（フライホイ
ール）９４と接続されている。ステージ減速時は、ステ
ージリニアモータ（Ｘ）６５およびリニアモータ（Ｙ）
６８で回生制動を行い、この回生制動電力を電力貯蔵装
置（フライホイール）９４に蓄える。ステージコントロ
ーラ４１には、ステージリニアモータを回生制動に切り
替えるためのスイッチング回路が構成される。レーザ測
長器６２から出力されたステージ速度信号は、ステージ
コントローラ４１を介して電カコントローラ９５にも出
力される。Next, the exchange of electric power between the stage of the exposure apparatus and the electric power storage device will be described. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the situation. The stage device in the exposure apparatus is connected to the power storage device (flywheel) 94 via the regenerative braking control circuit 43. During stage deceleration, stage linear motor (X) 65 and linear motor (Y)
Regenerative braking is performed at 68, and the regenerative braking power is stored in the power storage device (flywheel) 94. The stage controller 41 is configured with a switching circuit for switching the stage linear motor to regenerative braking. The stage velocity signal output from the laser length measuring device 62 is also output to the electric power controller 95 via the stage controller 41.

【００７０】フライホイール装置９４は、フライホイー
ル回転体９１と全体を支持するハウジング９２および駆
動モータ部分９３および回転部分を支持する図示しない
回転軸受により構成されている。フライホイール回転体
９１の回転速度は、駆動モータ９３に構成される図示し
ないタコジェネレータにより電気信号に変換され、電カ
コントローラ９５および各露光装置内のステージコント
ローラ４１に出力される。The flywheel device 94 comprises a flywheel rotating body 91, a housing 92 for supporting the entire body, a drive motor portion 93, and a rotary bearing (not shown) for supporting the rotating portion. The rotation speed of the flywheel rotator 91 is converted into an electric signal by a tacho generator (not shown) formed in the drive motor 93 and output to the electric power controller 95 and the stage controller 41 in each exposure apparatus.

【００７１】第２の実施例において述べたように、ステ
ージの回生制動によりリニアモータコイルに誘起される
誘導起電力ｅｃは、φをコイルと鎖交する磁束、Ｎをコ
イルの巻数として ｅｃ＝−Ｎｄφ／ｄｔ (20) また、可動磁石により発生する磁束の分布が正弦波分布
であるとし、コイルと鎖交する磁束の最大値をΦする
と、ステージが速度ｗで走行した時の磁束φの変化は、 φ＝Φｃｏｓｗｔ (21) したがって、誘起起電力の最大値をＥｍ（＝ＮｗΦ）と
すると、 ｅｃ＝Ｅｍｓｉｎｗｔ (22) である。As described in the second embodiment, the induced electromotive force ec induced in the linear motor coil by regenerative braking of the stage is ec =-, where φ is the magnetic flux interlinking with the coil and N is the number of turns of the coil. Ndφ / dt (20) Further, assuming that the distribution of the magnetic flux generated by the movable magnet is a sine wave distribution, and the maximum value of the magnetic flux interlinking with the coil is Φ, the change of the magnetic flux φ when the stage travels at speed w Φ = Φcoswt (21) Therefore, if the maximum value of the induced electromotive force is Em (= NwΦ), then ec = Eminwt (22).

【００７２】すなわち可動磁石型３相リニアモータで回
生制動により誘起される誘導起電力ｅｃは、コイルと鎖
交する磁束が正弦波分布であれば、正弦波状の交番電圧
となる。図１０は本実施例で用いた３相磁石可動型リニ
アモータの各相の誘導起電力ｅｃの時間変化を示す。各
相の誘導起電力ｅｃは、正弦波状に符号および大きさが
入れ替わり１２０°ずつ位相がずれている。このままで
は回生に使用できないため、図１１に示す３相ブリッジ
整流回路によってＡ〜Ｃ各相の相間の誘導起電力の最大
値を取り出す（図１０：ｅｍａｘ）。ステージを回生制
動により減速する場合は、このｅｍａｘをフライホイー
ル駆動モータ９３に印加してフライホイール回転体９１
を回転加速させて回転慣性力を貯える。またステージリ
ニアモータをフライホイールに蓄えられた電力で駆動す
る場合は、フライホイールの回生制動によって得られた
誘導起電力Ｅをインバータ型チョッパによりスイッチン
グおよび極性の反転を行い、ステージ駆動リニアモータ
に印加して駆動する。上記３相ブリッジ整流回路および
インバータ型チョッパは回生制動制御回路内に構成され
る。このようにしてステージが減速する時は回生制動に
よりフライホイールヘの電力の貯蔵がなされ、ステージ
が加速する時はフライホイールに蓄えられた電力を受け
取る。That is, the induced electromotive force ec induced by regenerative braking in the movable magnet type three-phase linear motor becomes a sinusoidal alternating voltage if the magnetic flux linked to the coil has a sinusoidal distribution. FIG. 10 shows a time change of the induced electromotive force ec of each phase of the three-phase magnet movable linear motor used in this example. The signs and magnitudes of the induced electromotive forces ec of the respective phases are changed in a sinusoidal manner, and the phases are shifted by 120 °. Since it cannot be used for regeneration as it is, the maximum value of the induced electromotive force between the phases A to C is extracted by the three-phase bridge rectifier circuit shown in FIG. 11 (FIG. 10: emax). When decelerating the stage by regenerative braking, this emax is applied to the flywheel drive motor 93 to apply the flywheel rotating body 91.
The rotational acceleration is accelerated to store the rotational inertial force. When the stage linear motor is driven by the electric power stored in the flywheel, the induced electromotive force E obtained by the regenerative braking of the flywheel is switched by the inverter type chopper and the polarity is inverted and applied to the stage drive linear motor. And drive. The three-phase bridge rectifier circuit and the inverter type chopper are configured in the regenerative braking control circuit. In this way, when the stage decelerates, electric power is stored in the flywheel by regenerative braking, and when the stage accelerates, the electric power stored in the flywheel is received.

【００７３】図１４に示したように、このフライホイー
ル装置(電力貯蔵装置)９４は各露光装置４０とのエネル
ギーのやりとりを電気的に行うため、このステージを有
する露光装置内に配置する必要はない。また、このフラ
イホイール装置を露光装置ごとに１台ずつ設置する必要
もない。工場のどこかに電力貯蔵装置としてのフライホ
イールが設置されていればよい。工場内に設置された複
数の露光装置には、このような電力のやりとりを行うた
めの入出力端が備えられている。複数の露光装置からフ
ライホイール装置に対して回生制動電力の供給蓄電がな
されると同時に、フライホイール装置から露光装置へ電
力の供給がなされる。各露光装置において、ステージは
ウエハロードのために静止している場合もある。しかし
この方式であればフライホイールヘの充電が平均化され
る効果が期待できる。As shown in FIG. 14, since this flywheel device (electric power storage device) 94 electrically exchanges energy with each exposure apparatus 40, it is not necessary to arrange it in the exposure apparatus having this stage. Absent. Further, it is not necessary to install one flywheel device for each exposure device. A flywheel as an electric power storage device may be installed somewhere in the factory. A plurality of exposure apparatuses installed in the factory are provided with input / output terminals for exchanging such electric power. Regenerative braking power is supplied to and stored in the flywheel device from a plurality of exposure devices, and at the same time, power is supplied from the flywheel device to the exposure device. In each exposure apparatus, the stage may be stationary for wafer loading. However, this method can be expected to have the effect of evenly charging the flywheel.

【００７４】本実施例ではステージのリニアモータに
は、通常の銅線を巻いたものを使用している。常温超伝
導コイルのモータを使用することができれば回生制動に
よる発電効率が向上し、さらにエネルギーの回生効率向
上が期待できる。In this embodiment, a normal copper wire wound is used as the linear motor of the stage. If a room-temperature superconducting coil motor can be used, power generation efficiency by regenerative braking can be improved, and further energy regeneration efficiency can be expected.

【００７５】次に露光装置４０とコータデベロッパ８０
とのエネルギーのやりとりについて説明する。図１５は
その様子の説明図である。前記回生制動電力は、露光装
置内の回生制動制御回路４３、電力コントローラ９５お
よびコータデべロッパ８０内のスイッチング回路８８を
介してプリベーク装置７２およびポストベーク装置７４
内のホットプレート８２内のホットプレート加熱回路８
３に伝達される。ウエハベークホットプレー卜８２には
温度計８４が備えられ、ホットプレート温度をウエハベ
ークコントローラ８６に対してモニタする。Next, the exposure device 40 and the coater developer 80
Explain the energy exchange with. FIG. 15 is an explanatory diagram of this situation. The regenerative braking power is supplied to the pre-baking device 72 and the post-baking device 74 via the regenerative braking control circuit 43 in the exposure device, the power controller 95, and the switching circuit 88 in the coater developer 80.
Hot plate 82 inside hot plate heating circuit 8 inside
3 is transmitted. The wafer bake hot play 82 is equipped with a thermometer 84 to monitor the hot plate temperature for the wafer bake controller 86.

【００７６】前記回生制動電力をホットプレート加熱回
路８３で抵抗消費させることにより、ホットプレート８
２を加熱する。ホットプレート８２はステージをステッ
プ駆動しない時すなわちウエハを流す前であっても予め
所定温度（ウエハベーク温度）に予熱しておく必要があ
る。その場合はスイッチング回路８８で切り替えを行
い、ホットプレート加熱用補助電源によりホットプレー
トを加熱する。また補助電源には前記電力貯蔵装置９４
からの電力を用いてもよい。By causing the hot plate heating circuit 83 to consume the regenerative braking power by resistance, the hot plate 8
Heat 2. The hot plate 82 needs to be preheated to a predetermined temperature (wafer baking temperature) in advance even when the stage is not driven stepwise, that is, before the wafer is flown. In that case, switching is performed by the switching circuit 88, and the hot plate is heated by the auxiliary power source for hot plate heating. The auxiliary power source is the power storage device 94.
Power may be used.

【００７７】ホットプレート８２の過熱状態を防ぐため
に、ウエハベークコントローラ８６は常に温度計８４の
出力を監視し、スイッチング回路８８のオン／オフを制
御することによりホットプレート８２を所望温度に制御
する。また、コータデベロッパ８０のウエハベークコン
トローラ８６と露光装置４０のステージコントローラ４
１と電力コントローラ９５との間で、ステージ駆動状態
やホットプレート温度等の情報の通信を行うことにより
発電制動制御とスイッチングの同期および電力の融通の
効率化がなされるように管理を行う。In order to prevent the hot plate 82 from overheating, the wafer bake controller 86 constantly monitors the output of the thermometer 84 and controls the on / off of the switching circuit 88 to control the hot plate 82 to a desired temperature. In addition, the wafer bake controller 86 of the coater developer 80 and the stage controller 4 of the exposure apparatus 40.
By performing communication of information such as the stage driving state and the hot plate temperature between 1 and the power controller 95, management is performed so that power generation braking control and switching are synchronized, and power is efficiently exchanged.

【００７８】ステージのステップ駆動は、数秒あるいは
コンマ数秒といったサイクルで行われるものであるた
め、発電制動電力によるホットプレートの加熱も断続的
なものとなる。しかしホットプレートの熱容量には十分
な大きさがあり、ホットプレート温度の時定数は大きく
ゆっくりとした変化であるため、それによる温度変動が
問題となることはない。Since the step driving of the stage is performed in a cycle of several seconds or commas, the heating of the hot plate by the generated braking power is also intermittent. However, since the heat capacity of the hot plate is sufficiently large and the time constant of the hot plate temperature is large and changes slowly, the temperature fluctuation due to it does not pose a problem.

【００７９】ステージ回生制動電力の電力貯蔵装置への
充電は、回生制動起電力ｅｍａｘが電力貯蔵装置９４の
電圧Ｅより高い場合に可能である。すなわちｅｍａｘ＞
Ｅが条件となる。ステージ減速時に回生制動を行う場
合、前記回生条件を満たす間は電力貯蔵装置９４への充
電を行う。それ以降はスイッチの切り替えを行い、コー
タデベロッパ８０のホットプレート８２に電力を供給す
ることによりエネルギー効率を向上させる。またその切
り替えのタイミングは、ステージの回生制動誘導起電力
または発電制動誘導起電力と電力貯蔵装置９４の電圧を
比較して、両者の関係が一定（ｅｍａｘ≒Ｅ）になった
ところで切り替えるようにする。電力貯蔵装置がフライ
ホイールの場合は、ステージ速度とフライホイールの回
転速度の関係に置き換えて構わない。Charging of the stage regenerative braking power to the power storage device is possible when the regenerative braking electromotive force emax is higher than the voltage E of the power storage device 94. That is, emax>
E is a condition. When regenerative braking is performed during stage deceleration, the power storage device 94 is charged while the regenerative condition is satisfied. After that, the switches are changed over and the power is supplied to the hot plate 82 of the coater developer 80 to improve the energy efficiency. Further, the switching timing is changed when the regenerative braking induced electromotive force or the generated braking induced electromotive force of the stage is compared with the voltage of the power storage device 94 and the relationship between them becomes constant (emax≈E). . When the power storage device is a flywheel, the relationship between the stage speed and the rotation speed of the flywheel may be replaced.

【００８０】この方式によりステージ減速時の全ての領
域に渡ってエネルギーの回生または流用を行うことがで
きる。With this method, energy can be regenerated or diverted over the entire area during stage deceleration.

【００８１】この方法は、露光装置とコータデベロッパ
１台ずつで行うより、製造ライン全体の複数の装置の間
で行うのが望ましい。各露光装置ステージコントローラ
４１、各コータデベロッパウエハベークコントローラ８
６、電力貯蔵装置９４および電力コントローラ９５との
間での通信を行い、適切なタイミングおよび適切な装置
間組み合わせで電力のやりとりが行われるように制御す
る。This method is preferably performed between a plurality of apparatuses in the entire manufacturing line, rather than by using one exposure apparatus and one coater / developer. Each exposure apparatus stage controller 41, each coater developer wafer bake controller 8
6. Communication is performed between the power storage device 94 and the power controller 95, and control is performed so that power is exchanged at an appropriate timing and an appropriate combination between devices.

【００８２】以上説明したように、本実施例によれば、
ステージの回生制動を行うことにより、ステージの移動
運動に伴う慣性エネルギーの浪費を軽減させ、この電力
を半導体製造工程内の他の用途に流用したり、電力の貯
蔵を行い複数の異種装置間で融通し合うことで工場全体
としてのエネルギー効率の向上させることが可能とな
る。As described above, according to this embodiment,
Regenerative braking of the stage reduces the waste of inertial energy associated with the movement of the stage, diverts this power to other uses in the semiconductor manufacturing process, and stores the power between multiple dissimilar devices. It becomes possible to improve the energy efficiency of the whole factory by mutualizing.

【００８３】[0083]

【半導体生産システムの実施例】次に、半導体デバイス
（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システ
ムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された
製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいは
ソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外の
コンピュータネットワークを利用して行うものである。[Examples of semiconductor production system] Next, semiconductor devices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panels, CC
D, thin film magnetic head, micromachine, etc.) will be described as an example. This is to perform maintenance services such as troubleshooting of a manufacturing apparatus installed in a semiconductor manufacturing factory, periodic maintenance, or software provision using a computer network outside the manufacturing factory.

【００８４】図２３は全体システムをある角度から切り
出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバ
イスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の
事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場
で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、
前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチン
グ装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、
平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置
等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の
保守データベースを提供するホスト管理システム１０
８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結ん
でイントラネットを構築するローカルエリアネットワー
ク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０
８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークである
インターネット１０５に接続するためのゲートウェイ
と、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を
備える。FIG. 23 shows the entire system cut out from a certain angle. In the figure, 101 is a business office of a vendor (apparatus supplier) that provides a semiconductor device manufacturing apparatus. As an example of a manufacturing apparatus, a semiconductor manufacturing apparatus for various processes used in a semiconductor manufacturing factory, for example,
Pre-process equipment (lithography equipment such as exposure equipment, resist processing equipment, etching equipment, heat treatment equipment, film forming equipment,
Flattening equipment, etc.) and post-process equipment (assembling equipment, inspection equipment, etc.) are assumed. In the business office 101, a host management system 10 that provides a maintenance database for manufacturing equipment is provided.
8. A plurality of operation terminal computers 110, and a local area network (LAN) 109 that connects these to construct an intranet. Host management system 10
Reference numeral 8 has a gateway for connecting the LAN 109 to the Internet 105, which is an external network of the office, and a security function for limiting access from the outside.

【００８５】一方、１０２〜１０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工
場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカに属する工場
であっても良いし、同一のメーカに属する工場（例え
ば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良
い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装
置１０６と、それらを結んでイントラネットを構築する
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製
造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホス
ト管理システム１０７とが設けられている。各工場１０
２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、
各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであ
るインターネット１０５に接続するためのゲートウェイ
を備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインタ
ーネット１０５を介してベンダ１０１側のホスト管理シ
ステム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理シス
テム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザ
だけがアクセスが許可となっている。具体的には、イン
ターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状
況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した
製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する他、
その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対す
る対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデ
ータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守
情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場１０
２〜１０４とベンダ１０１との間のデータ通信および各
工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネ
ットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ
／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワー
クとしてインターネットを利用する代わりに、第三者か
らのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネッ
トワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。ま
た、ホスト管理システムはベンダが提供するものに限ら
ずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク上
に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへのア
クセスを許可するようにしてもよい。On the other hand, 102 to 104 are manufacturing factories of semiconductor manufacturers as users of manufacturing apparatuses. The manufacturing factories 102 to 104 may be factories belonging to different manufacturers or may be factories belonging to the same manufacturer (for example, a factory for pre-process, a factory for post-process, etc.). In each of the factories 102 to 104, a plurality of manufacturing apparatuses 106, a local area network (LAN) 111 that connects them to form an intranet, and a host apparatus as a monitoring apparatus that monitors the operating status of each manufacturing apparatus 106 are managed. A system 107 is provided. Each factory 10
2 to 104, the host management system 107
A gateway is provided for connecting the LAN 111 in each factory to the Internet 105, which is an external network of the factory. As a result, the host management system 108 on the vendor 101 side can be accessed from the LAN 111 of each factory via the Internet 105, and only the limited user is permitted to access by the security function of the host management system 108. Specifically, the factory side notifies the vendor side of status information indicating the operating status of each manufacturing apparatus 106 (for example, a symptom of the manufacturing apparatus in which a trouble has occurred) via the Internet 105.
It is possible to receive from the vendor side maintenance information such as response information corresponding to the notification (for example, information instructing a coping method for a trouble, coping software or data), the latest software, and help information. Each factory 10
2 to 104 and data communication between the vendor 101 and the LAN 111 in each factory, a communication protocol (TCP) generally used on the Internet is used.
/ IP) is used. Instead of using the Internet as an external network outside the factory, it is also possible to use a leased line network (ISDN or the like) which is highly secure without being accessed by a third party. Further, the host management system is not limited to one provided by a vendor, and a user may construct a database and place it on an external network to permit access from a plurality of factories of the user to the database.

【００８６】さて、図２４は本実施形態の全体システム
を図２３とは別の角度から切り出して表現した概念図で
ある。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユ
ーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外
部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介し
て各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報
をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複
数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装
置のそれぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部
ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデー
タ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザ
（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場
の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここで
は例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、
成膜処理装置２０４が導入されている。なお図２４では
製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の
工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装
置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成
し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理
がされている。一方、露光装置メーカ２１０、レジスト
処理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０などベン
ダ（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給し
た機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１
１、２２１、２３１を備え、これらは上述したように保
守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備
える。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管
理システム２０５と、各装置のベンダの管理システム２
１１、２２１、２３１とは、外部ネットワーク２００で
あるインターネットもしくは専用線ネットワークによっ
て接続されている。このシステムにおいて、製造ライン
の一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、
製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起き
た機器のベンダからインターネット２００を介した遠隔
保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの
休止を最小限に抑えることができる。Now, FIG. 24 is a conceptual diagram showing the entire system of this embodiment cut out from an angle different from that shown in FIG. In the above example, a plurality of user factories each equipped with a manufacturing apparatus and a management system of a vendor of the manufacturing apparatus are connected by an external network, and production management of each factory or at least one unit is performed via the external network. The information of the manufacturing apparatus was data-communicated. On the other hand, in this example, a factory equipped with manufacturing equipment of a plurality of vendors and a management system of each vendor of the plurality of manufacturing equipments are connected by an external network outside the factory, and maintenance information of each manufacturing equipment is displayed. It is for data communication. In the figure, reference numeral 201 denotes a manufacturing plant of a manufacturing apparatus user (semiconductor device manufacturing maker), and a manufacturing apparatus for performing various processes is installed on a manufacturing line of the factory.
The film forming processing device 204 is introduced. Note that although only one manufacturing factory 201 is illustrated in FIG. 24, a plurality of factories are actually networked in the same manner. The respective devices in the factory are connected by a LAN 206 to form an intranet, and the host management system 205 manages the operation of the manufacturing line. On the other hand, each business office of a vendor (apparatus supply manufacturer) such as an exposure apparatus maker 210, a resist processing apparatus maker 220, and a film forming apparatus maker 230 has a host management system 21 for performing remote maintenance of the supplied apparatus.
1, 221, 231 which, as mentioned above, comprise the maintenance database and the gateway of the external network. A host management system 205 that manages each device in the user's manufacturing plant, and a vendor management system 2 for each device
11, 221, and 231 are connected by the external network 200 such as the Internet or a dedicated line network. In this system, when trouble occurs in any of the series of production equipment on the production line,
Although the operation of the manufacturing line is suspended, it is possible to quickly respond by receiving remote maintenance via the Internet 200 from the vendor of the device in which the trouble has occurred, and the suspension of the manufacturing line can be minimized.

【００８７】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェ
ースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス
用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実
行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メ
モリやハードディスク、あるいはネットワークファイル
サーバなどである。上記ネットワークアクセス用ソフト
ウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例
えば図２５に一例を示す様な画面のユーザインターフェ
ースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を
管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置
の機種（４０１）、シリアルナンバ（４０２）、トラブ
ルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０
５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０
８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力され
た情報はインターネットを介して保守データベースに送
信され、その結果の適切な保守情報が保守データベース
から返信されディスプレイ上に提示される。またウェブ
ブラウザが提供するユーザインターフェースはさらに図
示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実
現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセス
したり、ベンダが提供するソフトウェアライブラリから
製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引
出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド
（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。Each manufacturing apparatus installed in the semiconductor manufacturing factory is provided with a display, a network interface, and a computer for executing network access software and apparatus operating software stored in a storage device. The storage device is a built-in memory, a hard disk, or a network file server. The network access software includes a dedicated or general-purpose web browser, and provides a user interface with a screen as shown in FIG. 25, for example, on the display. The operator who manages the manufacturing device in each factory refers to the screen and refers to the screen of the manufacturing device model (401), serial number (402), trouble subject (403), date of occurrence (404), and urgency (40).
5), symptom (406), coping method (407), progress (40)
8) Input information such as the above into the input items on the screen. The input information is transmitted to the maintenance database via the Internet, and the appropriate maintenance information as a result is returned from the maintenance database and presented on the display. Further, the user interface provided by the web browser further realizes a hyperlink function (410 to 412) as shown in the figure, and the operator can access more detailed information of each item or use the software library provided by the vendor for the manufacturing apparatus. You can pull out the latest version of the software, or pull out the operation guide (help information) for reference by the factory operator.

【００８８】ここで、保守データベースが提供する保守
情報には、上記説明したレチクルとペリクルの組み合わ
せによって生じるオフセット値の管理に関する情報も含
まれ、また前記ソフトウェアライブラリは上記の管理を
実現するための最新のソフトウェアも提供する。Here, the maintenance information provided by the maintenance database also includes information on the management of the offset value generated by the combination of the reticle and the pellicle described above, and the software library has the latest information for realizing the above management. We also provide software.

【００８９】次に上記説明した生産システムを利用した
半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図２６は半
導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計
を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３
（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを
製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼
ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラ
フィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次
のステップ５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て
工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが
完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工
程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に
上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされ
る。また前工程工場と後工程工場との間でも、インター
ネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装
置保守のための情報がデータ通信される。Next, a semiconductor device manufacturing process using the above-described production system will be described. FIG. 26 shows the flow of the whole semiconductor device manufacturing process.
In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured. On the other hand, step 3
In (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique using the mask and the wafer prepared above. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and step 4
This is a step of forming a semiconductor chip using the wafer manufactured by, and includes an assembly step such as an assembly step (dicing, bonding) and a packaging step (chip encapsulation). In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. A semiconductor device is completed through these processes and shipped (step 7). The front-end process and the back-end process are performed in separate dedicated factories, and maintenance is performed for each of these factories by the remote maintenance system described above. Information for production management and device maintenance is also data-communicated between the front-end factory and the back-end factory via the Internet or the leased line network.

【００９０】図２７は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造
機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がな
されているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしト
ラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて
半導体デバイスの生産性を向上させることができる。FIG. 27 shows the detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), parts other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. Since the manufacturing equipment used in each process is maintained by the remote maintenance system described above, troubles can be prevented in advance, and even if troubles occur, quick recovery is possible, and Productivity can be improved.

【００９１】[0091]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージの移動運動に伴う慣性エネルギーの浪費を軽減
させると同時に、慣性エネルギーの浪費に伴う発熱を抑
えることで、高速で精密なステージの駆動が可能にな
る。As described above, according to the present invention,
It is possible to drive the stage at high speed and precision by reducing the waste of the inertial energy accompanying the movement movement of the stage and suppressing the heat generation due to the waste of the inertial energy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の第１の実施例に係るステージ装置の
概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a stage device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】 ＤＣモータの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a DC motor.

【図３】 図１の装置におけるステージ加速時の等価回
路図である。3 is an equivalent circuit diagram during stage acceleration in the apparatus of FIG.

【図４】 図１の装置の回生制動によるステージ減速時
の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when the stage of FIG. 1 is decelerated by regenerative braking.

【図５】 図１の装置の発電制動によるステージ減速時
の等価回路図である。5 is an equivalent circuit diagram when the stage of the apparatus of FIG. 1 is decelerated by dynamic braking.

【図６】 図１の装置の回生電力によるステージ加速時
の等価回路図である。6 is an equivalent circuit diagram when the stage of FIG. 1 is accelerated by regenerative power.

【図７】 フライホイールに発生するジャイロモーメン
トについての説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a gyro moment generated on a flywheel.

【図８】 図１の装置の駆動シーケンスについての説明
図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a drive sequence of the apparatus of FIG.

【図９】 本発明の第２の実施例に係るステージ装置の
概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a stage device according to a second embodiment of the present invention.

【図１０】 図９および図１４におけるリニアモータか
ら発生する各相ごとの回生制動起電力とそれらを整流し
た波形の様子を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing regenerative braking electromotive forces for each phase generated from the linear motors in FIGS. 9 and 14 and waveforms obtained by rectifying them.

【図１１】 図１０の回生制動起電力を整流するための
３相ブリッジ整流回路の図である。11 is a diagram of a three-phase bridge rectifier circuit for rectifying the regenerative braking electromotive force of FIG.

【図１２】 本発明の第３の実施例に係る半導体製造シ
ステムの概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a semiconductor manufacturing system according to a third embodiment of the present invention.

【図１３】 本発明の第４の実施例に係る工場内エネル
ギー制御システムの概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an in-plant energy control system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１４】 図１３のシステムにおける露光装置のステ
ージと電力貯蔵装置との電力の受け渡しについての説明
図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of power transfer between the stage of the exposure apparatus and the power storage device in the system of FIG.

【図１５】 図１３のシステムにおける露光装置のステ
ージとコータデベロッパのホットプレートとの電力の受
け渡しについての説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of power transfer between the stage of the exposure apparatus and the hot plate of the coater developer in the system of FIG.

【図１６】 一般的な露光装置（ステッパ）の構成を示
す図である。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a general exposure apparatus (stepper).

【図１７】 図１６のステッパに搭載されるウエハステ
ージ装置の従来例を示す図である。17 is a diagram showing a conventional example of a wafer stage device mounted on the stepper of FIG.

【図１８】 図１６の装置におけるステージ駆動パター
ンの説明図である。18 is an explanatory diagram of a stage drive pattern in the apparatus of FIG.

【図１９】 図１６のステッパと組み合わせて用いられ
るコータデベロッパの構成を示す図である。19 is a diagram showing the configuration of a coater developer used in combination with the stepper of FIG.

【図２０】 図１９におけるコータデベロッパで用いら
れるホットプレートの構成を示す図である。20 is a diagram showing a configuration of a hot plate used in the coater developer in FIG.

【図２１】 半導体製造工程（リソグラフィ工程）の説
明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of a semiconductor manufacturing process (lithography process).

【図２２】 第２の従来例に係るステージ装置の概略構
成図である。FIG. 22 is a schematic configuration diagram of a stage device according to a second conventional example.

【図２３】 半導体デバイスの生産システムをある角度
から見た概念図である。FIG. 23 is a conceptual diagram of a semiconductor device production system viewed from an angle.

【図２４】 半導体デバイスの生産システムを別の角度
から見た概念図である。FIG. 24 is a conceptual view of the semiconductor device production system viewed from another angle.

【図２５】 ユーザインターフェースの具体例を示す図
である。FIG. 25 is a diagram showing a specific example of a user interface.

【図２６】 デバイスの製造プロセスのフローを説明す
る図である。FIG. 26 is a diagram illustrating a flow of a device manufacturing process.

【図２７】 図２６のウエハプロセスを説明する図であ
る。FIG. 27 is a diagram illustrating the wafer process of FIG. 26.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：ステージ定盤、２：可動ステージ、３：ステージ駆
動ＤＣモータ、３ｂ：タコジェネレータ、４：カップリ
ング、５：ボールネジ、６：案内板、７：軸受、８：ボ
ールネジナット、９：ミラー、１０：レーザ測定器、１
１：フライホイール、１２：軸受、１３：カップリン
グ、１４：フライホイール駆動モータ、１５：タコジェ
ネレータ、１６：静圧流体軸受、１７：リニアモータコ
イル、１８：可動磁石、１９：ホール素子、２１：コン
トローラ、２２：ステージ駆動モータドライバ、２３：
回生制御回路、２４：外部抵抗および冷却装置、２５：
フライホイール駆動モータドライバ、２８：支持台、４
０：露光装置（ステッパ）、４１：ステージコントロー
ラ，４２：ステージ駆動リニアモータドライバ、４３：
発電制動制御回路（または回生制動制御回路）、５１：
レチクル、５２：レチクルステージ、５３：照明系、５
４：縮小投影系、５５：ウエハ、５６：ウエハステー
ジ、５７：ウエハ搬送系、５８：ステージコントロー
ラ、５９：ステージ駆動リニアモータドライバ、６０：
ステージ定盤、６１：ミラー、６２：レーザ測長器、６
３：可動ステージ（Ｘ）、６４：案内板（Ｘ）、６５：
リニアモータ（Ｘ）、６６：可動ステージ（Ｙ）、６
７：案内板（Ｙ）、６８：リニアモータ（Ｙ）、６９：
ホール素子、７０：吸着チャック、７１：コータ装置、
７２：プリベーク装置、７３：現像装置、７４：ポスト
ベーク装置、７５：ハンドリング装置、７６：ウエハカ
セット、８０：コータデベロッパ、８１：ウエハ、８
２：ホットプレート、８３：抵抗加熱回路、８４：温度
計、８５：発熱抵抗コイル、８６：ウエハベークコント
ローラ、８７：ウエハベーク補助電源、８８：スイッチ
ング回路、９０：インターフェース装置、９１：フライ
ホイール回転体、９２：フライホイールハウジング、９
３：フライホイール駆動モータ部分、９４：電力貯蔵装
置、９５：電力コントローラ。1: Stage surface plate, 2: Movable stage, 3: Stage driving DC motor, 3b: Tacho generator, 4: Coupling, 5: Ball screw, 6: Guide plate, 7: Bearing, 8: Ball screw nut, 9: Mirror, 10: Laser measuring device, 1
1: Flywheel, 12: Bearing, 13: Coupling, 14: Flywheel drive motor, 15: Tachogenerator, 16: Hydrostatic bearing, 17: Linear motor coil, 18: Movable magnet, 19: Hall element, 21 : Controller, 22: stage drive motor driver, 23:
Regeneration control circuit, 24: external resistance and cooling device, 25:
Flywheel drive motor driver, 28: support base, 4
0: exposure device (stepper), 41: stage controller, 42: stage drive linear motor driver, 43:
Generating braking control circuit (or regenerative braking control circuit), 51:
Reticle, 52: reticle stage, 53: illumination system, 5
4: Reduction projection system, 55: Wafer, 56: Wafer stage, 57: Wafer transfer system, 58: Stage controller, 59: Stage drive linear motor driver, 60:
Stage surface plate, 61: mirror, 62: laser length measuring device, 6
3: Movable stage (X), 64: Guide plate (X), 65:
Linear motor (X), 66: movable stage (Y), 6
7: guide plate (Y), 68: linear motor (Y), 69:
Hall element, 70: suction chuck, 71: coater device,
72: prebake device, 73: developing device, 74: postbake device, 75: handling device, 76: wafer cassette, 80: coater / developer, 81: wafer, 8
2: hot plate, 83: resistance heating circuit, 84: thermometer, 85: heating resistance coil, 86: wafer bake controller, 87: wafer bake auxiliary power supply, 88: switching circuit, 90: interface device, 91: flywheel rotator , 92: Flywheel housing, 9
3: flywheel drive motor part, 94: power storage device, 95: power controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. ⁷ Identification Code FI Theme Coat (Reference) H01L 21/30 502G

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 所定の方向に移動可能なステージと、該
ステージを駆動するアクチュエータと、該ステージの慣
性力を前記アクチュエータで回生制動させそれによって
得られる回生電力を所定のエネルギー消費手段に供給す
る回生制御手段とを有することを特徴とする移動ステー
ジ装置。1. A stage movable in a predetermined direction, an actuator for driving the stage, regenerative braking of the inertial force of the stage by the actuator, and regenerative electric power obtained thereby is supplied to a predetermined energy consuming means. A moving stage device having a regenerative control means. 【請求項２】 前記アクチュエータは、回転モータと送
りネジを用いたものであることを特徴とする請求項１に
記載の移動ステージ装置。2. The moving stage apparatus according to claim 1, wherein the actuator uses a rotary motor and a feed screw. 【請求項３】 前記アクチュエータは、リニアモータで
あることを特徴とする請求項１に記載の移動ステージ装
置。3. The moving stage apparatus according to claim 1, wherein the actuator is a linear motor. 【請求項４】 前記回生制御手段は、前記回生電力を貯
蔵する電力貯蔵手段を有することを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１つに記載の移動ステージ装置。4. The regenerative control means includes a power storage means for storing the regenerated power.
A moving stage device according to any one of 3 to 3. 【請求項５】 前記電力貯蔵手段は、フライホイールの
回転エネルギーとして前記回生電力を貯蔵するものであ
ることを特徴とする請求項４に記載の移動ステージ装
置。5. The moving stage apparatus according to claim 4, wherein the power storage means stores the regenerative power as rotational energy of a flywheel. 【請求項６】 前記フライホイールは、前記ステージと
独立に支持されていることを特徴とする請求項５に記載
の移動ステージ装置。6. The moving stage apparatus according to claim 5, wherein the flywheel is supported independently of the stage. 【請求項７】 前記電力貯蔵手段は、蓄電池であること
を特徴とする請求項４に記載の移動ステージ装置。7. The moving stage device according to claim 4, wherein the power storage unit is a storage battery. 【請求項８】 前記電力貯蔵手段は、超伝導コイル内を
流れる循環電流として前記回生電力を貯蔵するものであ
ることを特徴とする請求項４に記載の移動ステージ装
置。8. The moving stage apparatus according to claim 4, wherein the power storage means stores the regenerative power as a circulating current flowing in a superconducting coil. 【請求項９】 前記エネルギー消費手段として、前記ア
クチュエータを用いることを特徴とする請求項４〜８の
いずれか１つに記載の移動ステージ装置。9. The moving stage apparatus according to claim 4, wherein the actuator is used as the energy consuming means. 【請求項１０】 前記回生制御手段は、前記回生電力を
消費するための抵抗と、該抵抗および前記電力貯蔵手段
への前記回生電力の伝達をオンオフするスイッチとをさ
らに有することを特徴とする請求項４〜９のいずれか１
つに記載の移動ステージ装置。10. The regenerative control means further comprises a resistor for consuming the regenerative power, and a switch for turning on / off the transfer of the regenerative power to the resistor and the power storage means. Any one of items 4 to 9
Moving stage device. 【請求項１１】 前記抵抗で発生した熱に対する冷却手
段または熱絶縁手段を有することを特徴とする請求項１
０に記載の移動ステージ装置。11. A cooling means or a heat insulating means for heat generated by the resistance is provided.
The moving stage device according to item 0. 【請求項１２】 前記エネルギー消費手段が、温度調節
のための加熱手段を有する他の装置の該加熱手段である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
移動ステージ装置。12. The moving stage apparatus according to claim 1, wherein the energy consuming means is the heating means of another device having a heating means for temperature adjustment. . 【請求項１３】 前記回生制御手段は、前記回生電力を
消費するための抵抗と、該抵抗および前記加熱手段への
前記回生電力の伝達をオンオフするスイッチとをさらに
有することを特徴とする請求項１２に記載の移動ステー
ジ装置。13. The regenerative control means further comprises a resistor for consuming the regenerative power, and a switch for turning on / off the transfer of the regenerative power to the resistor and the heating means. 12. The moving stage device according to item 12. 【請求項１４】 前記ステージが半導体露光装置に搭載
される基板ステージであり、前記加熱手段がコータデベ
ロッパ搭載の基板ベーク処理用のホットプレートである
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の移動ス
テージ装置。14. The substrate according to claim 12, wherein the stage is a substrate stage mounted on a semiconductor exposure apparatus, and the heating means is a hot plate for substrate baking processing equipped with a coater developer. Moving stage device. 【請求項１５】 請求項１〜１３のいずれか１つに記載
の移動ステージ装置を備えたことを特徴とするデバイス
製造装置。15. A device manufacturing apparatus comprising the moving stage device according to claim 1. Description: 【請求項１６】 請求項１５に記載のデバイス製造装置
を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に
設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセス
によって半導体デバイスを製造する工程とを有すること
を特徴とする半導体デバイス製造方法。16. A step of installing a manufacturing apparatus group for various processes including the device manufacturing apparatus according to claim 15 in a semiconductor manufacturing factory, and a step of manufacturing a semiconductor device by a plurality of processes using the manufacturing apparatus group. And a method for manufacturing a semiconductor device. 【請求項１７】 前記製造装置群をローカルエリアネッ
トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
データ通信する工程とをさらに有する請求項１６記載の
方法。17. Data communication of information relating to at least one of the manufacturing apparatus group between the step of connecting the manufacturing apparatus group with a local area network and between the local area network and an external network outside the semiconductor manufacturing factory. The method of claim 16, further comprising the step of: 【請求項１８】 前記デバイス製造装置のベンダもしく
はユーザが提供するデータベースに前記外部ネットワー
クを介してアクセスしてデータ通信によって前記製造装
置の保守情報を得るか、または前記半導体製造工場とは
別の半導体製造工場との間で前記外部ネットワークを介
してデータ通信して生産管理を行う請求項１７記載の方
法。18. A database provided by a vendor or a user of the device manufacturing apparatus is accessed through the external network to obtain maintenance information of the manufacturing apparatus by data communication, or a semiconductor different from the semiconductor manufacturing factory. 18. The method according to claim 17, wherein data is communicated with a manufacturing factory via the external network to perform production management. 【請求項１９】 請求項１５に記載のデバイス製造装置
を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を
接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエ
リアネットワークから工場外の外部ネットワークにアク
セス可能にするゲートウエイを有し、前記製造装置群の
少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可
能にした半導体製造工場。19. A manufacturing apparatus group for various processes including the device manufacturing apparatus according to claim 15, a local area network connecting the manufacturing apparatus group, and an external network outside the factory accessible from the local area network. A semiconductor manufacturing factory having a gateway for enabling data communication of information regarding at least one of the manufacturing apparatus group. 【請求項２０】 半導体製造工場に設置された請求項１
５に記載のデバイス製造装置の保守方法であって、前記
製造装置のベンダもしくはユーザが、半導体製造工場の
外部ネットワークに接続された保守データベースを提供
する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネット
ワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許
可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守
情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側
に送信する工程とを有することを特徴とするデバイス製
造装置の保守方法。20. The method according to claim 1, which is installed in a semiconductor manufacturing factory.
5. The device manufacturing apparatus maintenance method according to 5, wherein a vendor or a user of the manufacturing apparatus provides a maintenance database connected to an external network of a semiconductor manufacturing factory, and the external network from within the semiconductor manufacturing factory. And a step of permitting access to the maintenance database through the external network and a step of transmitting the maintenance information accumulated in the maintenance database to the semiconductor manufacturing factory side via the external network. Maintenance method. 【請求項２１】 可動ステージを備えた装置と、前記ス
テージを回生制動する手段と、前記ステージを回生制動
することによって得られる回生電力を貯蔵する手段とを
有し、前記回生電力を前記装置を含む２種類以上の装置
間で融通し合うことを特徴とする工場内エネルギー制御
システム。21. An apparatus having a movable stage, means for regeneratively braking the stage, and means for storing regenerative electric power obtained by regeneratively braking the stage, wherein the regenerative electric power is stored in the apparatus. An in-plant energy control system characterized by allowing two or more types of equipment to be interchanged with each other. 【請求項２２】 前記回生電力を貯蔵する手段は、フラ
イホイールの回転エネルギーとして前記回生電力を貯蔵
することを特徴とする請求項２１に記載の工場内エネル
ギー制御システム。22. The in-plant energy control system according to claim 21, wherein the means for storing the regenerative power stores the regenerative power as rotational energy of a flywheel. 【請求項２３】 前記回生電力を貯蔵する手段は、蓄電
池であることを特徴とする請求項２１に記載の工場内エ
ネルギー制御システム。23. The in-plant energy control system according to claim 21, wherein the means for storing the regenerated electric power is a storage battery. 【請求項２４】 前記回生電力を貯蔵する手段は、超伝
導コイル内を流れる循環電流として前記回生電力を貯蔵
することを特徴とする請求項２１に記載の工場内エネル
ギー制御システム。24. The in-plant energy control system according to claim 21, wherein the means for storing the regenerative electric power stores the regenerative electric power as a circulating current flowing in a superconducting coil. 【請求項２５】 前記装置は、回生制動電力の入出力端
を備えることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか
１つに記載の工場内エネルギー制御システム。25. The in-plant energy control system according to claim 21, wherein the device has an input / output terminal for regenerative braking power. 【請求項２６】 前記２種類以上の装置は、半導体露光
装置とコータデベロッパであることを特徴とする請求項
２１〜２５のいずれか１つに記載の工場内エネルギー制
御システム。26. The in-plant energy control system according to claim 21, wherein the two or more types of devices are a semiconductor exposure device and a coater developer.